本發(fā)明涉及一種1,8-對孟烷二席夫堿衍生物及其制備方法與應(yīng)用，具體涉及利用1,8-對孟烷二胺和取代苯甲醛為原料，在極性有機溶劑中制備1,8-對孟烷二席夫堿衍生物，以及相關(guān)產(chǎn)物對一年生黑麥草的除草活性應(yīng)用。

背景技術(shù)：

雜草是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最主要的影響因素之一，不僅與農(nóng)作物爭奪養(yǎng)料、水分、陽光和空間，有些甚至是病蟲中間寄主，促進病蟲害發(fā)生，降低了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。自20世紀中葉起，合成農(nóng)藥逐漸成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最主要的除草方式之一，對全球糧食產(chǎn)量的提高起到舉足輕重的作用。然而，合成農(nóng)藥具有毒性大、難以生物降解等缺陷，過量的農(nóng)藥應(yīng)用對環(huán)境的危害日益嚴重，嚴重影響了食品和生態(tài)安全，新型環(huán)境友好型農(nóng)藥的開發(fā)和應(yīng)用日益受到重視。

植物源除草劑是利用植物資源開發(fā)的農(nóng)藥，由于具有毒性低、可生物降解等特性，植物源除草劑是近年來研究最廣泛的新型農(nóng)藥。對孟烷型(1)單萜類化合物是自然界中分布最廣的萜類化合物，由于具有良好的環(huán)境相容性和生物活性。對孟烷結(jié)構(gòu)農(nóng)藥的研制中受到人們的廣泛關(guān)注，并展示出良好的發(fā)展前景，其中，含氧雜環(huán)類對孟烷型衍生物環(huán)庚草醚(2)已經(jīng)獲得商業(yè)化應(yīng)用，可以有效抑制植物分生組織的生長，具有施藥期寬，用量少等優(yōu)點(農(nóng)藥,1996(3):34-34.)。

席夫堿主要是指含有亞胺或甲亞胺基團(-RC＝N-)的一類化合物，由于其特殊的結(jié)構(gòu)特性，席夫堿類化合物具有除草、抑菌、抗病毒以及抗腫瘤等多種生物活性。近年來，席夫堿類化合物作為農(nóng)藥的應(yīng)用研究日益增多，湯君等人合成了一系列三唑席夫堿類化合物，研究表明，相關(guān)化合物對稗草和油菜具有良好的除草活性(化學(xué)試劑,2014,36(7).)。Aggarwal等(J.Agric.Food Chem.,2009,57,8520–8525)研究表明，苯基席夫堿系列衍生物對于白絹病菌以及絲核菌具有較好的抑制作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為開發(fā)新型對孟烷結(jié)構(gòu)席夫堿類植物源除草劑，解決合成農(nóng)藥毒性大、難以生物降解等缺陷，本發(fā)明公開了一類1,8-對孟烷二席夫堿衍生物及其制備方法與應(yīng)用。該方法以1,8-對孟烷二胺同取代苯甲醛制備1,8-對孟烷二席夫堿衍生物，并采用培養(yǎng)皿種子萌發(fā)法測定其對黑麥草的芽前除草活性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種1,8-對孟烷二席夫堿衍生物，其結(jié)構(gòu)為：

通式I結(jié)構(gòu)中，R₁～R₆是氫、烴基、取代烴基、硝基或鹵素的一種或幾種。

所述的一種1,8-對孟烷二席夫堿衍生物的制備方法，以1,8-對孟烷二胺為原料，在極性有機溶劑中同取代苯甲醛反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸除部分極性有機溶劑，重結(jié)晶得1,8-對孟烷二席夫堿衍生物。

所述的極性有機溶劑為甲醇、乙醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜中的任意一種。

所述的取代苯甲醛的取代基團為烴基、取代烴基、硝基或鹵素中的一種或幾種。

反應(yīng)溫度為0℃～75℃。

反應(yīng)時間為1～48h。

所述的一種1,8-對孟烷二席夫堿衍生物作為除草劑活性成分的應(yīng)用。

所述的一種1,8-對孟烷二席夫堿衍生物作為針對黑麥草的除草劑活性成分的應(yīng)用。

有益效果

1.本發(fā)明提供了一類新化合物1,8-對孟烷二席夫堿衍生物及其合成方法與其在除草活性方面的應(yīng)用；

2.本發(fā)明的合成工藝簡單、環(huán)境污染小、安全性高，易于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)；

3.本發(fā)明公開的1,8-對孟烷二席夫堿衍生物具有優(yōu)異的除草活性，對黑麥草根長的LD₅₀皆小于1.06mmol/L，對一年生黑麥草莖長的LD₅₀皆小于2.83mmol/L。

分析方法

采取氣相峰面積歸一化法對產(chǎn)物進行分析，氣相條件：島津GC-2014AF，載氣N₂壓力為0.6MPa，空氣壓力為0.6MPa，H₂壓力為0.6MPa，采取程序升溫，升溫程序為：70℃(保持2min，速率3℃/min)→130℃(保持0min，速率10℃/min)→270℃(保持2min)。

附圖說明

圖1為1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖2為1,8-對孟烷二-4-氟苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖3為1,8-對孟烷二-4-甲基苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖4為1,8-對孟烷二-4-甲氧基苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖5為1,8-對孟烷二-4-氯苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖6為1,8-對孟烷二-4-氯苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖7為1,8-對孟烷二-2,6-二氯苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖8為1,8-對孟烷二對二甲氨基苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖9為1,8-對孟烷二對三氟甲基苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖10為1,8-對孟烷二-2-三氟甲基苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

圖11為1,8-對孟烷二對甲硫基苯亞胺的¹H核磁共振(¹H NMR)圖。

具體實施方案

一種1,8-對孟烷二席夫堿衍生物及其制備方法，以1,8-對孟烷二胺為原料，在極性有機溶劑中同取代苯甲醛反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸除部分溶劑，重結(jié)晶得1,8-對孟烷二席夫堿衍生物，采用培養(yǎng)皿種子萌發(fā)法測定其對黑麥草的芽前除草活性。1,8-對孟烷二席夫堿衍生物的結(jié)構(gòu)式如下：

其中，通式I中R₁～R₆是氫、烴基、取代烴基、硝基或鹵素的一種或幾種。

極性有機溶劑為甲醇、乙醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等；

反應(yīng)在0℃～75℃的溫度溫度下進行，反應(yīng)時間為1～48h；

反應(yīng)完成后，蒸除部分溶劑，重結(jié)晶得1,8-對孟烷二席夫堿衍生物；

更具體步驟如下：

第一步：將0.68g(4mmol)1,8-對孟烷二胺加入含有10mL極性有機溶劑的三口燒瓶中，磁力攪拌下緩慢滴入9.6mmol溶于10mL極性有機溶劑的取代苯甲醛，緩慢加熱至一定反應(yīng)溫度，保溫反應(yīng)一定時間，反應(yīng)結(jié)束后，蒸除部分溶劑，靜置析出結(jié)晶，過濾、洗滌得1,8-對孟烷二席夫堿衍生物純品。其中極性有機溶劑為甲醇、乙醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等；取代苯甲醛取代基團為烴基、取代烴基、硝基或鹵素中的一種或幾種；反應(yīng)溫度為0℃～75℃，反應(yīng)時間為1～48h。反應(yīng)結(jié)束后，蒸除部分溶劑，重結(jié)晶得1,8-對孟烷二席夫堿衍生物純品。

第二步：準確稱取1mmol 1,8-對孟烷二席夫堿衍生物，用0.25mL DMF溶解，滴加一滴吐溫80，充分溶解后轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，得到濃度為10mmol/L的溶液作為母液。采用二倍稀釋法，配置成一系列濃度(稀釋液中DMF和吐溫80的濃度和母液一致)。

將一年生黑麥草種子用蒸餾水浸泡15h。在培養(yǎng)皿底部放一張濾紙，分別加入10mL上述對應(yīng)濃度的樣品溶液，加等量的水、DMF與吐溫80的混合液作為空白對照。每個培養(yǎng)皿中加入10粒種子，置于培養(yǎng)箱中，25℃培養(yǎng)5d。實驗數(shù)據(jù)由DPS軟件進行處理分析，計算1,8-對孟烷二席夫堿衍生物對黑麥草種子根長或徑長的抑制率。

式中：y為根長或莖長的抑制率，x₂為對照樣品的根長或莖長，x ₁為樣品的根長或莖長。

實施例1

將0.68g(4mmol)1,8-對孟烷二胺(自制。制備方法參見：ZL200610096308.6(趙振東，馮志勇，畢良武，等.由1,8-萜二醇制備烷二胺的方法中的實施例)或ZL 201610455121.4(徐士超，趙振東，朱守記，等.一種由不飽和松節(jié)油單萜制備1,8-對孟烷二胺的方法中的實施例)加入含有10mL乙醇的三口燒瓶中，磁力攪拌下緩慢滴入9.6mmol溶于10mL極性有機溶劑的2-羥基苯甲醛，室溫反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后，蒸除部分溶劑，靜置析出結(jié)晶，過濾、洗滌得1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺，產(chǎn)率90.7％。

準確稱取1mmol 1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺，用0.25mL DMF溶解，滴加一滴吐溫80，充分溶解后轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，得到濃度為10mmol/L的溶液作為母液。采用二倍稀釋法，配置成一系列濃度(5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L，稀釋液中DMF和吐溫80的濃度和母液一致)。

將一年生黑麥草種子用蒸餾水浸泡15h。在培養(yǎng)皿底部放一張濾紙，分別加入10mL上述對應(yīng)濃度的樣品溶液，加等量的水、DMF與吐溫80的混合液作為空白對照。每個培養(yǎng)皿中加入10粒種子，置于培養(yǎng)箱中，25℃培養(yǎng)5d。實驗數(shù)據(jù)由DPS軟件進行處理分析，得10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、83.3％、62.2％、41.4％以及14.3％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、79.5％、61.7％、38.0％以及6.9％。

實施例2

除加入的取代苯甲醛為對氟苯甲醛，反應(yīng)時間為8h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-4-氟苯亞胺產(chǎn)率53.7％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-4-氟苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：94.9％、85.5％、78.0％、58.0％、35.0％以及14.0％，對徑長的抑制率分別為：94.9％、82.5％、53.8％、49.9％、21.6％、4.5％。

實施例3

除加入的取代苯甲醛為對甲基苯甲醛，反應(yīng)時間為15h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-4-甲基苯亞胺產(chǎn)率56.1％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-4-甲基苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、92.8％、67.0％、34.2％、26.3％以及20.3％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、90.4％、46.2％、26.8％、25.9％以及11.1％。

實施例4

除加入的取代苯甲醛為對甲氧基苯甲醛，反應(yīng)時間為18h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-4-甲氧基苯亞胺產(chǎn)率48.0％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-4-甲氧基苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、88.3％、54.3％、15.5％以及12.5％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、73.9％、48.2％、32.2％以及30.6％。

實施例5

除加入的取代苯甲醛為對氯苯甲醛，反應(yīng)時間為8h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-4-氯苯亞胺產(chǎn)率56.7％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-4-氯苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、99.3％、98.0％以及94.1％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、98.2％、91.4％、90.3％以及75.2％。

實施例6

除加入的取代苯甲醛為對溴苯甲醛，反應(yīng)時間為8h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-4-溴苯亞胺產(chǎn)率73.7％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-4-溴苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、100.0％、88.0％以及71.0％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、100.0％、79.5％以及64.8％。

實施例7

除加入的取代苯甲醛為2,6-二氯苯甲醛，反應(yīng)時間為6h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2,6-二氯苯亞胺產(chǎn)率62.8％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-2,6-二氯苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、100.0％、100.0％以及100.0％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、100.0％、100.0％以及100.0％。

實施例8

除加入的取代苯甲醛為對二甲氨基苯甲醛，反應(yīng)時間為18h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二對二甲氨基苯亞胺產(chǎn)率60.0％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二對二甲氨基苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、100.0％、100.0％以及100.0％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、100.0％、100.0％以及96.8％。

實施例9

除加入的取代苯甲醛為對三氟甲基苯甲醛，反應(yīng)時間為10h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二對三氟甲基苯亞胺產(chǎn)率44.5％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二對三氟甲基苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：93.8％、81.7％、87.5％、65.8％、45.5％以及35.4％，對徑長的抑制率分別為：87.9％、34.8％、53.7％、26.0％、2.4％以及1.1％。

實施例10

除加入的取代苯甲醛為2-三氟甲基苯甲醛，反應(yīng)時間為10h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2-三氟甲基苯亞胺產(chǎn)率51.3％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二-2-三氟甲基苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、99.7％、86.2％以及79.2％，對徑長的抑制率分別為：100.0％、100.0％、100.0％、88.2％、56.3％以及56.3％。

實施例11

除加入的取代苯甲醛為對甲硫基苯甲醛，反應(yīng)時間為12h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二對甲硫基苯亞胺產(chǎn)率46.2％。10mmol/L、5mmol/L、2.5mmol/L、1.25mmol/L、0.625mmol/L以及0.3125mmol/L的1,8-對孟烷二對甲硫基苯亞胺溶液對黑麥草種子根長的抑制率分別為：67.8％、50.3％、54.8％、35.4％、46.4％以及37.7％，對徑長的抑制率分別為：36.7％、21.9％、28.0％、27.1％、28.7％以及20.8％。

實施例12

除反應(yīng)時間為1h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺產(chǎn)率17.7％。

實施例13

除反應(yīng)時間為48h外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺產(chǎn)率88.2％。

實施例14

除反應(yīng)時間為0℃外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺產(chǎn)率28.8％。

實施例15

除反應(yīng)時間為75℃外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺產(chǎn)率94.1％。

實施例16

除反應(yīng)溶劑為甲醇外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺產(chǎn)率89.3％。

實施例17

除反應(yīng)溶劑為二甲基亞砜外，其它操作過程同實施例1，目標產(chǎn)物1,8-對孟烷二-2-羥基苯亞胺產(chǎn)19.7％。