本發(fā)明涉及一種化合物，具體涉及一種芳氧苯氧烷酸衍生物及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
芳氧苯氧丙酸(APP)類衍生物作為禾本科雜草類除草劑，因具有高效、低毒、高選擇性和對環(huán)境友好等特點(diǎn)，自上市以來，其研究備受關(guān)注。此類除草劑經(jīng)抑制禾本科雜草內(nèi)乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)，阻斷植株體內(nèi)酯肪酸的合成，從而有效的選擇性地防除禾本科雜草，從而對闊葉作物無影響。
通常，此類化合物的R構(gòu)型體為除草劑的活性成分。在1991年，諾華公司開發(fā)了第一個用于小麥田的APP類除草劑——炔草酯，此后，道化學(xué)和韓國化工技術(shù)研究院陸續(xù)開發(fā)出了兩種用于水稻田的APP類除草劑——氰氟草酯(P1)和噁唑酰草胺(P2)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)苯氧基被吡啶氧基替代后，選擇性和活性將大幅提高。在此類APP類除草劑中，氟吡乙禾靈(P3)為代表性除草劑。
為獲得活性更高的化合物，發(fā)明人設(shè)計并合成一系列未見文獻(xiàn)報道的芳氧苯氧烷酸衍生物，發(fā)現(xiàn)其具有顯著的除草活性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種芳氧苯氧烷酸衍生物及其異構(gòu)體，其特征在于，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式I或Ⅱ所示：
式中，R1為氫或C1～C3烷基或C1～C3鹵代烷基中的任意一種；X為氮或碳；X1、X2、X3為氫或氟或氯或溴或碘或三氟甲基或氰基或硝基中的任意一種。
上面給出的化合物(I、II)的定義中，所用術(shù)語不論單獨(dú)使用還是用在復(fù)合詞中，代表如下取代基:
烷基：指直鏈或支鏈烷基；
鹵代烷基：指直鏈或支鏈烷基，在這些烷基上的氫原子部分或全部被鹵原子取代；
本發(fā)明的化合物可以一種或多種異構(gòu)體的形式存在。異構(gòu)體包括對映異構(gòu)體、非對映異構(gòu)體、幾何異構(gòu)體。如本發(fā)明的式(I、II)所示的化合物，由于一個碳原子上連接四個不同的取代基而形成立體異構(gòu)體(分別以R和S來表示不同的構(gòu)型)，本發(fā)明包括R型異構(gòu)體和S型異構(gòu)體以及它們?nèi)魏伪壤幕旌衔铩?/p>
優(yōu)選的方案中，所述的芳氧苯氧烷酸衍生物的具體結(jié)構(gòu)式為：
本發(fā)明還涉及所述的芳氧苯氧烷酸衍生物的除草活性，在5克/畝用量下具有顯著的除草生物活性。
本發(fā)明提供的式(I、II)化合物具有很好的雜草防治作用，在很低的劑量下就可以獲得很好的效果。
本發(fā)明提供的式(I、II)化合物，具有生物活性且部分化合物具有很好的生物活性.特別是在農(nóng)業(yè)、園藝、花卉和衛(wèi)生雜草的防治方面表現(xiàn)出活性。這里所述的雜草包括，但不僅限于此：
禾本科雜草：馬唐、稗草、狗尾草、硬草、菵草、雀麥、看麥娘、節(jié)節(jié)麥、堿茅、星星草、野燕麥、黑麥草；
闊葉雜草：苘麻、繁縷、龍葵、藜、凹頭莧、反枝莧等。
單獨(dú)使用本發(fā)明的式(I、II)化合物時，對控制雜草是有效的，它們也可以與其他生物化學(xué)物質(zhì)一起使用，這些生物化學(xué)物質(zhì)包括其他除草劑。
本發(fā)明還涉及所述的芳氧苯氧烷酸衍生物農(nóng)用除草劑中的應(yīng)用。
本發(fā)明涉及的芳氧苯氧烷酸衍生物的合成原料易得，制備方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不是用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例1:(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(5-氯-3-氟吡啶-2-氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(1)的制備
N,N-二甲基甲酰胺(40mL)、(R)-(+)-2-(4-羥基苯氧)丙酸(0.02mol，3.64g)，碳酸鉀(0.02mol，2.76g)，75℃下攪拌0.5h后，再加入等量的碳酸鉀，繼續(xù)攪拌0.5h。緩慢滴加2,3-二氟-5-氯吡啶(0.02mol，3.00g)，滴加完畢后，反應(yīng)溫度維持75℃，過夜。停止加熱，冷卻至室溫，將反應(yīng)液倒入200mL冰水中，稀鹽酸調(diào)節(jié)pH 4-5，過濾，用少量冰水洗滌三次，真空干燥，得(R)-2-[4-(3-氟-5-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酸白色固體3.86g，產(chǎn)率62.0％。
甲苯40mL，(R)-2-[4-(3-氟-5-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酸(3.3mmol，1.04g)，加入到100mL的單口燒瓶中，攪拌溶解后，加入氯化亞砜(20mmol，2.24g)，回流反應(yīng)4h，減壓蒸餾，得到(R)-2-[4-(3-氟-5-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酰氯黃色油狀液體，無需分離純化，直接用于下一步反應(yīng)。
上述(R)-(+)-2-[4-(3-氟-5-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酰氯加入二氯甲烷(40mL)，然后加入(2R,5R)-5-羥基-1,3-氧硫雜環(huán)-2-羧酸(1R,2S,5R)-5-甲基-2-異丙基環(huán)己酯(0.31g，3.3mmol)，4-二甲氨基吡啶(DMAP，0.02g，0.17mmol)，冰浴下攪拌15min，滴加三乙胺(1.37mL，10mmol)，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌10min，撤去冰浴，自然升溫至室溫，攪拌4h，停止反應(yīng)，將反應(yīng)液倒入150mL冰水中，二氯甲烷萃取(40mL*3)，有機(jī)相先后用50mL飽和碳酸氫鈉溶液洗兩次，100mL水洗三次，無水硫酸鈉干燥，過濾，減壓蒸除二氯甲烷，硅膠柱層析分離純化產(chǎn)品，洗脫劑(V石油醚：V乙酸乙酯＝3:1)，得黃色油狀液體(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(5-氯-3-氟吡啶-2-氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(1)0.27g，產(chǎn)率14.1％；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:0.75(d,3H,J＝6.8Hz,CH3),0.82～1.06(m,11H,cyclohexane-H+CH3),1.63～1.70(m,5H,CH3+cyclohexane-H),1.93～2.02(m,2H,cyclohexane-H),3.02～3.44(m,2H,CH2),4.69～4.79(m,2H,OCHCH2+CHCH2S),5.61(s,1H,SCH),6.81(d,J＝4.0Hz,1H,CHCH2S),6.92(d,J＝9.2Hz,2H,PhH),7.07(d,J＝9.2Hz,2H,PhH),7.49(dd,J＝8.8Hz,2.0Hz,1H,Py-H),7.86(d,J＝2.0Hz,1H,Py-H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:16.13,18.37,20.71,21.94,23.25,26.06,31.36,34.09,40.59,47.04,73.09,80.21,100.43,116.29,116.58,122.19,122.34,124.84,136.24,140.06,140.17,147.21,154.77,168.44,170.81.
實(shí)施例2:(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(3-氯-5-三氟甲基吡啶-2-氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(2)的制備
(R)-2-(4-羥基苯氧基)丙酸(3g)，DMF(35ml)，緩慢加入K2CO3(4.55g)，升溫至70～80℃，攪拌1h，逐滴加入2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶(3.56g)，保持70～80℃攪拌8h，停止反應(yīng)，自然冷卻至室溫，將混合物倒入冰水(200mL)中，使用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH 4～5，用乙酸乙酯萃取，有機(jī)相水洗，干燥，脫溶得(R)-2-[4-(5-三氟甲基-3-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酸棕色液體5.03g，產(chǎn)率84.4％。
(R)-2-[4-(5-三氟甲基-3-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酸(3.3mmol，1.08g)，溶于甲苯(35mL)中，滴加SOCl2(20mmol，2.24g)，加熱回流，反應(yīng)4h，脫溶得(R)-2-[4-(5-三氟甲基-3-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酰氯直接用于下一步。
所得酰氯溶于二氯甲烷(35mL)中，加入中間體(2R,5R)-5-羥基-1,3-氧硫雜環(huán)-2-羧酸(1R,2S,5R)-5-甲基-2-異丙基環(huán)己酯(0.80g)及催化量的DMAP，于攪拌下緩慢滴入三乙胺(0.85g)，攪拌反應(yīng)8h。反應(yīng)完成，將混合物到到倒入冰水(100mL)中，用二氯甲烷(80mL*2)萃取，有機(jī)相水洗，干燥，脫溶。經(jīng)柱層析純化得(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(3-氯-5-三氟甲基吡啶-2-氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(2)淡棕色粘稠狀液體0.38g，產(chǎn)率22.04％。1H NMR:δ0.76(d,J＝7.2Hz,3H,CHCH3),0.90-1.10(m,11H,CH2,CH3),1.64-1.71(m,5H,CH,CH2),1.90-2.02(m,2H,CH2),3.03-3.49(m,2H,CH2),4.69-4.80(m,2H,CH,CHCH3),5.62(d,J＝10.0Hz,1H,CH),6.82(d,J＝4.0Hz,1H,CH),6.93-6.98(m,2H,Ph-H),7.06-7.09(m,2H,Ph-H),7.96(d,J＝2.4Hz,1H,Py-H),8.25(s,1H,Py-H)；13C NMR:δ16.16,18.34,20.66,21.92,23.32,26.10,31.37,34.12,40.61,47.08,73.11,80.26,100.47,116.33,116.62,119.17,122.53,122.67,124.21,136.22,142.57,147.03,155.14,161.33,168.44,170.72.
實(shí)施例3:(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(4-氰基-2-氟苯氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(3)的制備
在N,N-二甲基甲酰胺(DMF,40mL)中，加入(R)-2-(4-羥基苯氧)丙酸(3.03g，0.02mol)，分批加入碳酸鉀(5.52g，0.04mol)，升溫到70℃～80℃下，持續(xù)攪拌1h，逐量加入3,4-二氟苯腈的(2.38g，0.02mol)，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6～7h。冷卻至室溫，倒入冰水(250mL)中，緩慢加入稀鹽酸，調(diào)節(jié)至pH 4～5，抽濾，水洗，經(jīng)真空干燥箱干燥得(R)-2-[4-(4-氰基-2-氟苯氧基)苯氧基]丙酸灰色固體(R)-2-[4-(4-氰基-2-氟苯氧基)苯氧基]丙酸3.26g，產(chǎn)率65.7％。
(R)-2-[4-(4-氰基-2-氟苯氧基)苯氧基]丙酸(1g，3.3mmol)溶解于甲苯(40ml)中，緩慢加入SOCl2(1.18g，10mmol)，回流反應(yīng)5h，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀脫去溶劑后，得(R)-2-[4-(4-氰基-2-氟苯氧基)苯氧基]丙酰氯，直接進(jìn)行下一步反應(yīng)。
將所得酰氯溶于二氯甲烷(40ml)中，加入(2R,5R)-5-羥基-1,3-氧硫雜環(huán)-2-羧酸(1R,2S,5R)-5-甲基-2-異丙基環(huán)己酯(0.95g，3.3mmol)與催化量的4-二甲基氨基吡啶(DMAP)，冰浴下攪拌10min，逐滴滴加三乙胺(1g，10mmol)。繼續(xù)攪拌3小時到10小時。反應(yīng)完成后，倒入100ml冰水中，用二氯甲烷萃取，收集有機(jī)相，并用水洗(100ml×2)，所得粗產(chǎn)物用無水硫酸鈉干燥，脫溶后經(jīng)硅膠色譜柱提純得淡黃色黏液狀的(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(4-氰基-2-氟苯氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(3)1.067g，產(chǎn)率56.7％。1H NMR:δ0.74(d,J＝6.8Hz,3H,CH3),0.80～1.01(m,11H,CH+CH2+CH3),1.62～1.69(m,5H,CH,CH2),1.88～1.99(m,2H,CH,CH2),3.21～3.47(m,2H,CH2),4.67～4.76(m,2H,CH),5.59(s,1H,S-CH-O),6.80～6.99(m,6H,PhH,CH),7.30～7.34(m,1H,PhH),7.42～7.45(m,1H,PhH)；13C NMR:δ16.14,18.34,20.70,21.93,23.26,26.08,31.35,34.07,40.59,47.06,72.91,80.24,100.02,100.51,116.77,117.09,118.60,120.67,120.97,121.06,129.36,148.77,149.54,152.31,154.80,168.36,170.64.
實(shí)施例4:(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(6-氯喹喔啉-2-氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(4)的制備
在100mL反應(yīng)瓶中加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)(40mL)，將(R)-2-(4-羥基苯氧)丙酸(3.0g，0.02mol)加入到反應(yīng)瓶中，攪拌溶解。在室溫下，分批緩慢加入碳酸鉀(4.46g，0.03mol)，繼續(xù)攪拌15～30min，升溫至75℃攪拌2h，緩慢加入2,6-二氯喹喔啉(3.28g，0.0165mol)，升溫至145℃反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，將反應(yīng)液倒入冰水(150mL)中，滴加稀鹽酸至pH＝4～5，過濾，水洗，干燥得到黃色的固體(R)-2-(4-((6-氯喹喔啉-2-基)氧)苯氧)丙酸5.55g，產(chǎn)率97％。
在100mL反應(yīng)瓶中加入甲苯(40mL)，(R)-2-(4-((6-氯喹喔啉-2-基)氧)苯氧)丙酸(1.0g，3.3mmol)，攪拌下加入二氯亞砜(1.19g，10mmol)，升溫至125℃，回流反應(yīng)4h，冷卻脫溶得(R)-2-(4-((6-氯喹喔啉-2-基)氧)苯氧)丙酸酰氯，直接用于下一步。
在裝有酰氯的反應(yīng)瓶中加入二氯甲烷(40mL)，(2R,5R)-5-羥基-1,3-氧硫雜環(huán)-2-羧酸(1R,2S,5R)-5-甲基-2-異丙基環(huán)己酯(0.95g，3.3mmol)和DMAP(催化量)，冰浴攪拌下滴入三乙胺(1.0g，10mmol)。將反應(yīng)混合物攪拌6～8hr后倒入200mL冰水中，使用二氯甲烷在梨形漏斗中萃取。將有機(jī)相水洗，加入無水硫酸鈉干燥，脫去溶劑得到粗產(chǎn)物。柱層析(V石油醚/乙酸乙脂＝6:1)得到(1R,2S,5R)-2-異丙基-5-甲基環(huán)己基(2R,5R)-5-[(R)-2-(4-(6-氯喹喔啉-2-氧基)苯氧基)丙酰氧基]-1,3-氧硫雜環(huán)戊烷-2-羧酸酯(4)0.12g黃色固體產(chǎn)物，產(chǎn)率5.88％，m.p.42-44℃，1HNMR:δ0.76(d,J＝6.8Hz,3H,CH3),0.87～1.08(m,11H,CH+CH3),1.68～1.70(m,5H,CH3,CH2),1.88～2.03(m,2H,CH2S),3.08(d,J＝12.0Hz,1H,CH),3.44(dd,J＝12.0Hz,4.0Hz,1H,CH),4.68～4.82(m,2H,CH),5.63(s,1H,S-CH-O),6.84(J＝4.0Hz,1H,O-CH-O),6.96(d,J＝8.8Hz,2H,Ph-H),7.18(d,J＝8.8Hz,2H,PhH),7.59(dd,J＝8.8Hz,2.4Hz,1H,quinoxaline-H),7.66(d,J＝8.8Hz,1H,quinoxaline-H),8.05(d,J＝2.4Hz,1H,quinoxaline-H),8.67(s,1H,quinoxaline-H)；13C NMR:δ16.13,18.38,20.70,21.93,23.25,26.06,31.35,34.07,40.58,47.03,72.99,80.23,100.45,116.22,122.51,127.92,128.78,131.14,132.85,138.50,139.75,140.10,146.73,154.92,157.18,168.43,170.80.
實(shí)施例5:除草活性評價
方法如下：(1)在截面積64cm2的塑料盆缽中定量裝土壓平，置于不銹鋼盆中，選取籽粒飽滿、大小一致的種子，分單子葉雜草(馬唐Digitaria sanguinalis、稗草Echinochloa crus-galli、狗尾草Setaria viridis)和雙子葉雜草(苘麻Abutilon theophrasti(或繁縷Stelleria media或龍葵Solanum nigrum)、藜Chenopodium album、凹頭莧Amaranthus ascedense或反枝莧Amaranthus retroflexus)分缽播種，各占缽面積的1/3，覆1cm厚細(xì)土，從塑料盆缽底部加水至上層土壤浸潤，置于溫室培養(yǎng)，待試材長至所需葉齡進(jìn)行試驗(yàn)處理；(2)稱取適量本發(fā)明提供的芳氧苯氧烷酸衍生物，以N，N-二甲基甲酰胺溶解，再加入少量吐溫80乳化劑，攪拌均勻，加入定量清水，配制成所需濃度，設(shè)相應(yīng)溶劑和清水為對照；(3)處理方式：試材播種次日進(jìn)行苗前土壤處理，單子葉試材長至1葉1心期、雙子葉試材長至2片真葉期進(jìn)行苗后莖葉處理；(4)按設(shè)置劑量定量移取藥液進(jìn)行莖葉噴霧和土壤噴霧處理，分別以噴霧溶劑和清水為對照；(5)處理試材置于溫室培養(yǎng)；(6)處理15-25天后目測地上部生長情況，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，按以下公式計算各化合物對雜草的防效：防效(％)＝100*(對照株高-處理株高)/對照株高；(7)根據(jù)防效進(jìn)行除草活性分級：A級防效＞90％，B級防效75～90％，C級防效50～75％，D級防效25～50％，E級防效＜25％。結(jié)果表明本發(fā)明化合物在5g/畝劑量下，大部分化合物對單子葉雜草具有選擇性的除草活性，其中化合物1、2、4對單子葉雜草莖葉處理大都具有A級除草活性，化合物1、2對單子葉雜草土壤處理均具有A級除草活性，化合物3、4對單子葉雜草土壤處理均具有B級活性，化合物3對單子葉雜草莖葉處理具有B級活性，部分結(jié)果如下。