環己烷二酮衍生物的製作方法

2023-08-06 08:59:06 3

專利名稱：環己烷二酮衍生物的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有除草活性的環己烷二酮衍生物。更具體地說本發明涉及新的環己烷二酮衍生物以及含有這些衍生物作為活性成分的除草劑。
在作物的種植期等等情況下，常常使用含三嗪的除草劑如莠去津，含酸性N-醯苯胺的除草劑如草不綠和丙草安。但莠去津對禾本科雜草顯示出低效能，而草不綠和丙草安對闊葉雜草顯示了低效能。因此，使用一種除草劑就能同時控制禾本科和闊葉兩種雜草是很困難的，另外，這些化學品的結合使用並不能達到足夠的效果。而且，由於需要高用量所造成的環境問題也使人們不願意使用上述除草劑。
另一方面，已知某些特定的苯甲醯基環己烷二酮衍生物具有除草活性(參見JP-B-1-30818，JP-A-61-155347，JP-A-1-143851，JP-A-3-120202，EP135，191A，EP186，118A，EP186，119A，U.S.P4，954，165，GB2，215，333A，EP336，898A，U.S.P4，937，386，U.S.P4，780，127，U.S.P5，092，919和PCT國際公開90/05712)。在上述出版物中公開的典型的苯甲醯基環己烷二酮衍生物實例如下
另外，JP-A-64-6256公開的帶有含雜原子的稠合雙環基團的環己烷二酮衍生物也顯示出除草活性。
但是，帶有二氫苯並噻喃環的環己烷二酮衍生物，如本發明化合物還是未知的。
另外，已經公開的環己烷二酮衍生物還不能夠實際應用，特別是它對禾本科雜草如稗草和狗尾草的除草活性差。
因此本發明的首要目的是提供新的環己烷二酮衍生物，它對玉米、小麥和大麥顯示出高選擇性，並且能以低劑量同時控制禾本科雜草和闊葉雜草。
本發明的第二個目的是提供含有上述新環己烷二酮衍生物作為活性成分的除草劑。
本發明的新環己烷二酮衍生物是通式(Ⅰ)化合物
通式(Ⅰ)中，R是C1-4烷基如甲基、乙基、丙基或丁基，丙基和丁基可以是直鏈或支鏈的。R優選甲基或乙基。
R1至R6均獨立地為氫或C1-4烷基例如甲基、乙基、丙基或丁基，丙基和丁基可以是直鏈或支鏈的。R1至R6均獨立地優選為氫或甲基。
X1是C1-4烷基如甲基、乙基、丙基或丁基，丙基和丁基可以是直鏈或支鏈的。X1優選甲基。
X2是氫或C1-4烷基如上述關於X1所列舉的基團。X2優選氫或甲基。當X2為C1-4烷基時，此基團的位置在二氫苯並噻喃環的7-或8-位，優選8-位。
n是鍵合於硫原子的氧原子數目，為0至2的整數。當n＝0時表示硫醚，當n＝1時表示亞碸，當n＝2時表示碸。n＝2(碸)是優選的。
通式(Ⅰ)的環己烷二酮衍生物在烷氧亞氨基基團上有下圖所示的幾何異構體，本發明的環己烷二酮衍生物包括了這二種異構體和它們的混合物。 另外，通式(Ⅰ)的環己烷二酮衍生物可有下面的互變異構結構。本發明的環己烷二酮衍生物包括任一具有這些結構的化合物以及有這些結構的化合物的混合物。
另外，通式(Ⅰ)的環己烷二酮衍生物是酸性物質，將其用各種鹼處理能很容易地轉化為鹽。本發明的環己烷二酮衍生物也包括這些鹽。
與本發明的環己烷二酮衍生物形成鹽的鹼沒有特別地限定。鹼的實例包括已知的有機鹼如胺和苯胺類以及能形成鈉鹽和鉀鹽的已知無機鹼。
胺類的實例包括烷基胺、二烷基胺和三烷基胺，這些胺中的烷基通常是C1-4烷基。苯胺類的實例包括苯胺、烷基苯胺和二烷基苯胺，這些苯胺類中的烷基通常是C1-4烷基。
能形成鈉鹽的鹼的實例包括氫氧化鈉和碳酸鈉，能形成鉀鹽的鹼的實例包括氫氧化鉀和碳酸鉀。
下面說明生產通式(Ⅰ)環己烷二酮衍生物的方法。 該方法是使通式(Ⅱ)化合物與通式(Ⅲ)化合物在有脫水劑例如二環己基碳二亞胺(下文的「DCC」)等存在下進行反應，然後使如此生成的化合物經過重排反應形成預期的通式(Ⅰ)環己烷二酮衍生物。在上述製備過程中，形成了通式(Ⅳ)的酯化合物，可以將其分離，但優選不經分離直接用此化合物進行重排反應。
化合物(Ⅱ)和化合物(Ⅲ)縮合所用反應溶劑沒有特別限制，只要它對反應是惰性的，而乙腈和叔戊醇是優選的。反應溫度沒有特別限制，只需在0℃至溶劑的沸點範圍內，室溫左右的溫度是優選的。作為脫水劑，除了上述DCC以外還可使用CDI(1，1-羰基二咪唑)或EDC[1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺]。化合物(Ⅱ)和化合物(Ⅲ)縮合的反應時間是1至48小時，通常反應在大約8小時即可完成。
重排反應是使氰化物離子作用於化合物(Ⅳ)而實現的。反應中所用的鹼包括碳酸鈉、碳酸鉀、三乙胺和吡啶。鹼的優選用量為以化合物(Ⅳ)計為1至2摩爾當量。釋放氰化物離子的氰化物包括鹼金屬氰化物和氰醇化合物例如丙酮合氰化氫，氰化物的用量以化合物(Ⅳ)計為0.05至0.5摩爾當量。在反應混合物中加入相轉移催化劑如冠醚化合物可使重排反應順利進行。反應溫度沒有特別地限制，只要在0℃至溶劑沸點的範圍內，但優選溫度為室溫左右。重排反應在1-72小時完成反應，通常在大約8小時內完成。
所述生產通式(Ⅰ)環己烷二酮衍生物的起始原料通式(Ⅱ)化合物可用已知合成方法的結合很方便的製備，生產化合物(Ⅱ)的反應過程如下面所示。
作為起始物的酮(Ⅴ)可由JP-A-58-198483和國際公開WO 88/06155所述方法得到。使酮(Ⅴ)和烷氧基胺在水或有機溶劑(例如乙醇、甲醇或乙酸)中，在有酸催化劑(例如鹽酸)或鹼催化劑(例如吡啶、苯胺、氫氧化鈉或碳酸鈉)存在下於0℃至溶劑回流溫度的範圍內進行反應由酮(Ⅴ)生成肟。反應優選在乙醇中，在吡啶存在下於回流溫度進行。
然後，使如此形成的肟(Ⅵ)與金屬鎂(Mg)反應以生成格氏試劑，格氏試劑再與二氧化碳反應得到羧酸硫醚(Ⅱa)。溶劑優先選擇醚類，如乙醚和四氫呋喃。
為了得到格氏試劑金屬鎂的用量相對於式(Ⅵ)的肟優選1.0至5.0摩爾當量。為使形成格氏試劑的反應順利進行優選在烷基滷化物如甲基碘或乙基溴存在下進行，烷基滷化物的量相對於肟(Ⅵ)優選為0.1至3.0摩爾當量。
格氏試劑與二氧化碳(CO2)的反應是把鋼瓶中的二氧化碳，或由乾冰(固體二氧化碳)產生的二氧化碳吹入溶劑中的格氏試劑來進行的。也可以把乾冰直接加入溶劑中的格氏試劑來進行反應。
使氧化劑(例如過氧化氫、過乙酸或偏過碘酸鈉)與上文得到的羧酸硫醚(Ⅱa)在溶劑(如乙酸、水或甲醇)中反應得到亞碸(Ⅱb)或碸(Ⅱc)。在使用1摩爾當量的氧化劑與硫醚(Ⅱa)反應時得到亞碸(Ⅱb);當使用2摩爾當量的氧化劑與硫醚(Ⅱa)反應時得到碸(Ⅱc)。
本發明的除草劑含有活性成分新的式(Ⅰ)環己烷二酮衍生物或其鹽。這些化合物可以可溼性粉劑、乳油、粉劑和顆粒劑的任一形式使用，它們是用環己烷二酮衍生物或其鹽與液體載體如溶劑或固體載體如細無機粉末混合製得的。在生產上述製劑時為了使這些化合物有乳化性、分散性和可溼性可加入表面活性劑。
當本發明的除草劑以可溼性粉劑形式使用時，該可溼性粉劑通常是將10-55%重量的本發明提供的環己烷二酮衍生物或其鹽、40-88%重量的固體載體和2-5%重量的表面活性劑混合而成。
當本發明的除草劑是以乳油形式使用時，該乳油通常是將20-50%重量的本發明提供的環己烷二酮衍生物或其鹽、35-75%重量的溶劑和5-15%重量的表面活性劑混合而成。
當本發明的除草劑是以粉劑形式使用時，該粉劑通常是由1-15%重量的本發明提供的環己烷二酮衍生物或其鹽、80-97%重量的固體載體和2-5%重量的表面活性劑混合製成的。
當本發明的除草劑是以顆粒劑形式使用時，該顆粒劑通常是由1-15%重量的本發明所提供的環己烷二酮衍生物或其鹽、80-97%重量的固體載體和2-5%重量的表面活性劑混合製成的。
上述固體載體選自氧化物，例如硅藻土、熟石灰、磷酸鹽、硫酸鹽如石膏，以及矽酸鹽如滑石、葉蠟石、粘土、高嶺土、膨潤土、酸性粘土、白碳土、粉狀石英和二氧化矽粉末。
上述溶劑選自有機溶劑，有機溶劑的具體實例包括芳烴，例如苯、甲苯和二甲苯;氯代烴，如鄰氯甲苯、三氯甲烷和三氯乙烯;醇類，例如環己醇、戊醇和乙二醇;酮類，例如異佛爾酮、環己酮和環己烯基-環己酮;醚類，丁基溶纖劑(Cellosolve)、二甲基醚和甲基乙基醚;酯類，例如乙酸異丙酯、乙酸苄酯和富馬酸甲酯;醯胺類，如二甲基甲醯胺，以及這些溶劑的混合物。
再者，上述表面活性劑選自陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑(胺基酸和三甲銨內酯類)。
本發明除草劑的施用比是使作為活性成分的環己烷二酮衍生物或其鹽的量一般為每10公畝1g至1，000g，優選為5g至100g。
必要時本發明的除草劑中可含有其它除草活性組分與作為活性成分的通式(Ⅰ)環己烷二酮衍生物或其鹽結同使用。這裡所說的「其它」除草活性組分包括已知除草劑如苯氧型(phenoxy)、二苯醚、三嗪、脲、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、酸性N-醯苯胺、吡唑、磷酸、磺醯脲和松草噁(oxadiazon)除草劑。這種「其它」的除草劑就是適當地選自這些除草劑。
更進一步地，必要時本發明的除草劑可以和殺蟲劑、殺真菌劑、植物生長調節劑以及肥料結合使用。
本發明用實施例進一步詳細說明，但本發明並不限於此。
參考實施例在下文所述製備實施例中用作原料的4-甲氧基亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物按下法製備。
步驟(1)把3.2g(12mmol)5，8-二甲基-6-溴二氫苯並噻喃-4-酮和1.9g(23mmol)O-甲基羥胺氫氯化物在10ml乙醇和10ml吡啶的溶劑混合物中加熱回流30分鐘。減壓蒸出溶劑，加入50ml 5%鹽酸生成固體，固體經過濾回收，用水洗滌並乾燥得到3.4g 4-甲氧亞氨基-5，8-二甲基-6-溴二氫苯並噻喃(產率93%)。
NMR(CDCl3，ppm)2.28(3H，s)，2.57(3H，s)，2.7-3.3(4H，m)，3.98(3H，s)，7.35(1H，s)步驟(2)把1.1g(45mmol)鎂分散於10ml THF(四氫呋喃)，在氮氣流中加入2.2g(20mmol)乙基溴。混合物反應10分鐘後，於室溫下將上面步驟(1)得到的3.0g(10mmol)4-甲氧亞氨基-5，8-二甲基-6-溴二氫苯並噻喃的THF溶液緩緩加入。反應混合物回流3小時後冷至室溫，用二氧化碳鼓泡1小時，在反應混合物中加入20ml 5%鹽酸，混合物用乙醚萃取，乙醚層用5%碳酸鉀水溶液萃取，水層用濃鹽酸中和。中和後的水層用乙酸乙酯萃取，乙酸乙酯層用飽和氯化鈉水溶液洗滌。乙酸乙酯層用無水硫酸鈉乾燥，蒸出溶劑得到1.7g 4-甲氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸(產率64%)。
NMR(CDCl3，ppm)2.32(3H，s)，2.73(3H，s)，2.7-3.3(4H，m)，3.99(3H，s)，7.75(1H，s)，8.1(1H，brs)IR(KBr片，cm-1)3200-2400，1690，1050步驟(3)使上述步驟(2)得到的1.0g(3.8mmol)4-甲氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸在100℃與1.3g(12mmol)30%過氧化氫於乙酸中的含水溶液反應1小時。加乙酸乙酯萃取反應混合物，乙酸乙酯層用飽和氯化鈉水溶液洗滌，用無水硫酸鈉乾燥。蒸出溶劑得到1.1g 4-甲氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物(產率97%)。
NMR(CDCl3，ppm)2.71(3H，s)，2.75(3H，s)，3.1-3.5(4H，m)，4.05(3H，s)，7.79(1H，s)，8.3(1H，brs)IR(KBr片，cm-1)3400-2500，1700，1330，1120m.p.168.7-170.7℃
製備實施例14-甲氧亞氨基-5，8-二甲基-6-(1，3-二氧環己-2-基)-羰基二氫苯並噻喃-1，1-二氧化物(化合物編號1)在10ml乙腈中把參考實施例中製得的0.7g(2.4mmol)4-甲氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物與0.28g(2.5mmol)環己烷1，3-二酮混合，在室溫下加入0.53g(2.6mmol)DCC(二環己基碳二亞胺)。8小時後在反應混合物中加入0.36g(3.6mmol)三乙胺和0.1ml丙酮合氰化氫，使反應混合物再反應8小時。蒸出乙腈，然後加入乙酸乙酯和5%碳酸鉀水溶液。過濾去除不溶物，水層用5%鹽酸中和，過濾回收沉澱並乾燥，得到0.41g預期產物(化合物(1))(產率44%)。
製備實施例2和3以與製備實施例1相同的方式得到化合物(2)和化合物(3)，只是用0.8(2.9mmol)4-乙氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸和0.7g(2.3mmol)4-乙氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物作起始原料，得到下面表1所示化合物(2)和化合物(3)的量分別是0.5g(產率45%)和0.2g(產率21%)。
製備實施例4-6使用0.70g(2.4mmol)4-甲氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物作為起始原料，但用0.35g(2.5mmol)5，5-二甲基環己烷-1，3-二酮(dimedone)，0.35g(2.5mmol)4，4-二甲基環己烷1，3-二酮和0.39g(2.5mmol)5-異丙基環己烷-1，3-二酮代替環己烷-1，3-二酮可得到化合物(4)、(5)和(6)。得到在下面表2中所示的化合物(4)、(5)和(6)的量分別為0.24g(產率24%)，0.37g(產率37%)和0.54g(產率52%)。
製備實施例7用與製備實施例1相同的方法得到化合物(7)，只是用0.5g 4-異丙氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物作起始原料。得到下面表3所示化合物(7)的量為0.4g(產率62%)。
製備實施例8用與製備實施例1相同的方法得到化合物(8)，只是用1.0g4-甲氧亞氨基-5-甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物作起始原料。得到下面表3化合物8的量為0.69g(產率51%)。
製備實施例9用製備實施例1相同的方法得到化合物(9)，只是用1.0g4-甲氧亞氨基-5-甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物和0.54g 4，4-二甲基環己烷-1，3-二酮為起始原料。得到下面表3化合物(9)的量為0.78g(產率54%)。
製備實施例10用製備實施例1相同的方法得到化合物(10)，只是用1.3g 4-乙氧亞氨基-5-甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物和0.54g環己烷1，3-二酮為起始物，得到下面表4中化合物(10)的量為0.95g(產率55%)。
製備實施例11按照與製備實施例1相同的方法製得化合物(11)，只是用1.3g 4-乙氧亞氨基-5-甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物和0.67g 4，4-二甲基環己烷-1，3-二酮作起始物，製得下面表4中的化合物(11)的量為0.35g(產率19%)。
製備實施例12按照與製備實施例1相同的方法製得化合物(12)，只是用1.0g 4-乙氧亞氨基-5，8-二甲基二氫苯並噻喃-6-羧酸-1，1-二氧化物和0.50g 4，4-二甲基環己烷-1，3-二酮作起始物，得到下面表4化合物(12)的量為0.22g(產率61%)。
表1-4給出了上述實施例中得到本發明化合物。
除草劑實施例(1)除草劑製備用於可溼性粉劑的載體的製備將重量份數97份的滑石(商品名稱Zeaklite，由Zeaklite Kogyo K.K.提供)，1.5重量份數用作表面活性劑的烷芳基磺酸(商品名稱Neoplex，由Kao-Atlas K.K.提供)和1.5重量份數的非離子和陰離子表面活性劑(商品名稱Sorpol 800A，由Toho Chemical Co.，Ltd.)均勻磨碎並粉碎。
把90重量份數上述用於可溼性粉劑的載體和由上述製備實施例中得到的本發明化合物之一均勻磨碎並混合得到除草劑。為進行對比，把90重量份數的用於可溼性粉劑的上述載體和10重量份數的下述化合物(A)-(E)之中的一種均勻磨碎並混合得到除草劑。
作為對比的化合物(A)是JP-B-1-30818所述化合物號51，具有以下結構
作為對比的化合物(B)是JP-A-61-155347所述化合物，具有以下結構
化合物(C)、(D)和(E)在JP-A-64-6256中描述，具有以下結構
(2)葉處理試驗在裝有地表土的1/1500公畝Wagner盆中種植例如稗草、狗尾草、蒼耳、
麻和皺果莧的草種以及玉米、小麥和大麥的種子，再用地表土覆蓋。然後使種子在溫室中生長，在這些植物的一或二葉期把由上述(1)製得的除草劑懸浮在水中，並以200升/10公畝(劑量為32g/10公畝)的施用比將其均勻噴至葉的部分，之後，植物在溫室培養，噴撒處理20天後測定除草劑的除草效能和對作物的植物毒性。表5和6列出了結果。
除草劑的效能和對作物的毒性以下面等級表示(等級)除草效能 留下的植物重/未處理的比(%)0 80-1001 61-802 41-603 21-404 1-205 0植物毒性 留下的植物重/未處理的比(%)- 100± 95-99+ 90-94++ 80-89+++ 0-79
留下的植物重/未處理的比例用下面等式計算留下的植物重/未處理的比(%)＝(處理區域內留下的植物重/未處理區域內留下的植物重)×100表5除草性能試驗化合物劑量稗草狗尾草蒼耳
麻皺果莧編號 g a.i./a(1) 3.2 5 5 5 5 5(2) 3.2 4 2 5 5 4(3) 3.2 5 5 5 5 5(4) 3.2 5 5 5 5 5(5) 3.2 5 5 5 5 5(6) 3.2 5 5 5 5 5(7) 3.2 3 1 5 5 3(8) 3.2 5 5 5 5 5a.i.=活性成分的縮寫表5(續)植物毒性試驗化合物 劑量 玉米 小麥 大麥編號 g a.i./a(1) 3.2 - - -(2) 3.2 - - -(3) 3.2 - - -(4) 3.2 - - -(5) 3.2 - - -(6) 3.2 - - -(7) 3.2 - - -(8) 3.2 - - -a.i.=活性成分的縮寫表6除草性能試驗化合物劑量稗草狗尾草蒼耳
麻皺果莧編號 g a.i./a(9) 3.2 5 4 5 5 5(10) 3.2 5 4 5 5 5(11) 3.2 5 5 5 5 4(12) 3.2 5 3 5 5 4(A) 3.2 0 0 4 4 2(B) 3.2 0 0 4 4 1(C) 3.2 1 0 3 2 1(D) 3.2 0 1 3 3 2(E) 3.2 0 0 2 2 1a.i.=活性成分的縮寫表6(續)植物毒性試驗化合物 劑量 玉米 小麥 大麥編號 g a.i./a(9) 3.2 ± - -(10) 3.2 - - -(11) 3.2 ± - -(12) 3.2 ± - -(A) 3.2 - - -(B) 3.2 - - -(C) 3.2 - - -(D) 3.2 - - -(E) 3.2 - - -a.i.＝活性成分的縮寫表5和6清楚地表明含有本發明提供的環己烷二酮衍生物的除草劑對玉米、小麥和大麥沒有植物毒性，並顯示了在低劑量時對禾本科雜草(稗草和狗尾草)和闊葉雜草(蒼耳、
麻和皺果莧)有良好的除草作用。相反，含有已知環己烷二酮衍生物(A)-(E)的除草劑對稗草、狗尾草和皺果莧的除草活性差，不具有足夠的除草效果。
如上所述，本發明提供了新的環己烷二酮或其鹽，它們對玉米、小麥和大麥顯示出高選擇性，並可以低劑量控制禾本科雜草和闊葉雜草;本發明還提供了含有上述環己烷二酮衍生物和/或其鹽作為活性成分的除草劑。
權利要求
1.通式(Ⅰ)的環己烷二酮衍生物或其鹽
其中R是C1-C4烷基，每個R1至R6獨立地是氫或C1-C4烷基，X1是C1-C4烷基，X2是氫或C1-C4烷基，以及n是0至2的整數。
2.按照權利要求1的環己烷二酮衍生物或其鹽，其中R是甲基或乙基。
3.按照權利要求1的環己烷二酮衍生物或其鹽，其中每個R1至R6獨立地是氫或甲基。
4.按照權利要求1的環己烷二酮衍生物或其鹽，其中X1是甲基。
5.按照權利要求1的環己烷二酮衍生物或其鹽，其中X2是氫或甲基。
6.按照權利要求1的環己烷二酮衍生物或其鹽，其中X2取代在二氫苯並噻喃環的7-或8-位。
7.按照權利要求1的環己烷二酮衍生物或其鹽，其中n是2。
8.除草劑，含有權利要求1所述通式(Ⅰ)的環己烷二酮衍生物和/或其鹽作為活性成分。
全文摘要
通式(I)的環已烷二酮衍生物或其鹽，其中R是C
文檔編號C07D335/06GK1092419SQ93115018
公開日1994年9月21日 申請日期1993年10月15日 優先權日1992年10月15日
發明者那須野一郎, 柴田充, 坂本雅司, 小池和好 申請人:出光興產株式會社