季銨鹽類化合物及其應用

2023-04-28 10:05:01

季銨鹽類化合物及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬於除草劑領域。具體地說是一種季銨鹽類化合物及其應用。
【背景技術】
[0002] 由於雜草種群的演替、變迀以及對化學農藥抗藥性的產生和迅速發展，人們對生 態環境保護意識的不斷加強，對化學農藥汙染、農藥對非靶標生物影響的認識以及在農藥 生態環境中歸宿問題的重視不斷提高。隨著世界耕地面積的逐漸減少、人口的不斷增長及 對糧食需求量的增加，迫使人們迅速發展農業生產技術、改進完善耕作制度，並需要不斷發 明新型的和改進的除草化合物和組合物。
[0003] 傳統農藥在劑型選擇上以乳油、可溼性粉劑、粉劑和顆粒劑為主，在製劑加工時往 往需要加入大量有機溶劑、表面活性劑、助劑及滲透劑以增加藥物的水溶性。但這也帶來了 生產成本增加、環境汙染等問題。如果藥物分子本身能具有良好的脂溶性及水溶性就可以 減少甚至不使用有機溶劑、表面活性劑、助劑及滲透劑。季銨鹽型化合物具有良好的脂溶性 及水溶性，本專利根據這一特點，對農藥分子進行改造修飾，希望使得藥物分子具有良好生 物藥學特性，既能在細胞液中溶解也能穿過生物膜的脂質層有效進入內部的細胞質，進而 到達靶標，最終發揮生物活性。
[0004] JP54088229報導了某些2, 4-D類季銨鹽型化合物可作為除草劑，例如其中的1號 化合物KC :
[0005]

[0006] 本發明所涉及一種季銨鹽類化合物及其製備和除草活性未見公開。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的是提供一種季銨鹽類化合物及其應用。
[0008] 為實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[0009] 一種季銨鹽類化合物，如通式I所示：

[0010]
[0011] 式中：
[0012] n 選自 0-10;
[0013] 札選自C「C12烷基、C i-Cu滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、 硝基、CN、Q-Q烷基或C 滷代烷基；
[0014] R2選自C「C12烷基、C i-Cu滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、 硝基、CN、Q-Q烷基或C 滷代烷基；
[0015] 或者札和R 2同所連接的氮一起形成：
[0016]
[0017] R3選自 C「C12烷基；

[0018] Y-選自氟離子、氯離子、溴離子、碘離子、醋酸根、對甲苯磺酸根或硫酸氫根；
[0019] X 選自 NH、0或 S;
[0020] Q選自如下結構：

[0022] 本發明優選的化合物結構式如下：
[0023] 式中：
[0024] n 選自 1、2、3 或 4;
[0025] &選自C i-C4烷基、C i-C4滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、硝 基、CN、烷基或C 滷代烷基；
[0026] R2選自C「C4烷基、C「C4滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、硝 基、CN、烷基或C 滷代烷基；
[0027] 或者札和R 2同所連接的氮一起形成：
[0028]

[0029] R3選自 c「c4烷基；
[0030] Y-選自氟離子、氯離子、溴離子或碘離子；
[0031] X 選自 NH 或 0;
[0032] Q 選自 QpQpQrQdSQs。
[0033] 本發明進一步優選的化合物結構式如下：
[0034] n = 1 ；
[0035] 札選自甲基或乙基；
[0036] R2選自甲基或乙基；
[0037] R3選自甲基；
[0038] Y-選自碘離子；
[0039] X 選自 NH 或 0;
[0040] Q 選自仏、03或05。
[0041] 本發明通式（I)化合物可由如下方法製備，反應式中除另有註明的外其他各基團 的定義同前：

[0043] 通式I化合物可由通式II化合物與通式III化合物在適宜的溶劑中，溫度 為-10°C到適宜的溶劑沸點之間反應0. 5-48小時製得。適宜的溶劑選自氯仿，二氯甲烷，四 氯化碳，正己烷，苯，甲苯，乙酸乙酯，THF或二氧六環等。RJ有市售，如碘甲烷等。
[0044] 通式化合物II製備方法如下：

[0046] 通式化合物（IV)與醯滷化試劑於適宜的溶劑，溫度為-10°C到適宜的溶劑沸點之 間反應0. 5-48小時製得中間體醯氯V。適宜的醯滷化試劑選自草醯氯、氯化亞碸、三氯化 磷、三溴化磷、五氯化磷或五溴化磷。適宜的溶劑選自氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、正己烷、 苯、甲苯、乙酸乙酯、THF或二氧六環等。
[0047] 中間體醯氯V與通式VI化合物在適宜的溶劑中，溫度為-10°C到適宜的溶劑沸點 之間反應0.5-48小時製得產物II。適宜的溶劑選自氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、正己烷、苯、 甲苯、乙酸乙酯、THF或二氧六環等。加入適宜的鹼性物質，如吡啶、三乙胺、氫氧化鈉、氫氧 化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀等對反應有利。
[0048] 通式VI化合物有市售。
[0049] 通式化合物IV製備方法如下：

[0051] 通式化合物VII溶於適宜的溶劑中，並加入鹼性水溶液，溫度為-10°C到適宜的溶 劑沸點之間反應〇. 5-48小時，製得化合物IV。適宜的溶劑選自氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、 正己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、THF或二氧六環等；適宜的鹼選自氫氧化鈉、氫氧 化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸氫鈉等。通式化合物VII有市售。
[0052] 通式I化合物含有手性中心，存在R、S異構體，其單一光學純R或S、或不同比例 的R、S混合物可由通式VII相應的光學純或光學混合物為起始原料製得。通式I單一光學 純R或S化合物還可通過對通式I的光學混合物採用柱色譜、重結晶、手性物質拆分等方法 分咼獲得。
[0053] 部分通式I化合物的結構和物理性質見表1



[0059] 部分化合物的4 NMR(300MHz，CDC13, S )數據如下：
[0060] 化合物 13 :7. 51 - 7. 31 (m，2H)，7. 10 - 6. 82 (m，5H)，4. 89 (d，J = 6. 9Hz, 1H), 4. 69 (s, 2H), 4. 17 (d, J = 4. 7Hz, 2H), 3. 42 (s, 9H), L 67 - 1. 62 (m, 3H).
[0061] 化合物 37 :7. 44(d, J = 2. 5Hz, 1H), 7. 19(dd, J = 8. 8, 2. 5Hz, 1H), 6. 89(p, J = 8. 9Hz, 4H), 4. 86 (d, J = 6. 8Hz, 1H), 4. 67 (s, 2H), 4. 17 (s, 2H), 3. 41 (s, 9H), L 64 (d, J = 6. 8Hz, 3H).
[0062] 化合物 47 匪R(300MHz, CDC13) S 7. 50 - 7. 35 (m, 2H), 7. 16(dd, J = 8. 8, 2. 5Hz, 1H), 7. 07 - 6. 76 (m, 5H), 4. 76 (d, J = 6. 7Hz, 1H), 3. 79 - 3. 51 (m, 2H), 3. 51 -3. 39 (m, 2H), 3. 31 (s, 9H), 2. 18 - 2. 01 (m, 2H), 1. 56 (d, J = 6. 7Hz, 3H).
[0063] 化合物 49 NMR(300MHz, CDC13) S 7. 43 (s, 1H)，7. 36 - 7. 26 (m, 4H)，6. 99 (d, J =9. 0Hz, 2H), 4. 92 (d, J = 6. 8Hz, 1H), 4. 69 (s, 2H), 4. 14 (s, 2H), 3. 35 (s, 9H), 1. 67 (d, J = 6. 9Hz, 3H).
[0064] -種所述的通式（I)化合物用於製備控制雜草的除草劑。
[0065] -種除草組合物，以所述的通式（I)化合物作為活性組分和其農業上可接受的載 體；組合物中活性組分的重量百分含量為5-90%。
[0066] -種控制雜草的方法，向雜草或雜草的生長介質或地點上施用每公頃1克到1000 克有效劑量的所述除草組合物。
[0067] 具體是，本發明的通式I化合物具有除草活性，可用於農業上防治多種雜草。如： 在苗後使用可有效控制雜草，本發明的季銨鹽類化合物具有優異的除草能力。因此本發明 的技術方案還包括通式（I)化合物用於控制雜草的用途。
[0068] 本發明還包括以通式I化合物為活性組分的除草組合物。該除草組合物中活性組 分的重量百分含量為5-90%。該除草組合物中還包括農業上可接受的載體。作為活性組 分的通式I化合物，既可以是單一光學純R或S化合物，也可以是兩種光學純化合物的混合 物。
[0069] 本發明的除草組合物可以多種製劑的形式施用。通常將本發明的化合物溶解或分 散於載體中配製成製劑以便作為除草劑使用時更易於分散。例如：這些化學製劑可被製成 可溼性粉劑或乳油等。因此，在這些組合物中，至少加入一種液體或固體載體，並且通常需 要加入適當的表面活性劑。
[0070] 本發明還提供了防治雜草的實施方法，該方法包括將除草有效量的本發明的除草 組合物施於所述雜草或所述雜草生長的場所或其生長介質的表面上。較為適宜有效劑量為 每公頃1克到1000克，優選有效劑量為每公頃10克到500克。對於某些應用，可在本發明 的除草組合物中加入一種或多種其它的除草劑，由此可產生附加的優點和效果。
[0071] 本發明的化合物既可以單獨使用也可以和其它已知的殺蟲劑、殺菌劑、植物生長 調節劑或肥料等一起混合使用。
[0072] 應明確的是，在本發明的權利要求所限定的範圍內，可進行各種變換和改動。
【具體實施方式】
[0073] 下列實施例和生測試驗結果可用來進一步說明本發明，但不意味著限制本發明。
[0074] 實施例1、化合物49的合成：
[0075] (1)中間體（IV-1)的合成

[0077] 向500毫升的反應瓶中加入（R)-2-[4_(6-氯-2-苯並噁唑氧基）苯氧基]丙酸 乙酯（36. 18克，100毫摩爾）和80毫升四氫呋喃，攪拌至全溶，冰浴條件下滴加氫氧化鈉 (4. 17克，100毫摩爾，水100毫升）水溶液，然後升至室溫繼續攪拌反應5-6h。薄層色譜監 測反應完畢後，向反應液中加入100毫升乙酸乙酯萃取，分離。水相用濃鹽酸酸化，調節pH 值至1，有大量固體析出，過濾，乾燥得25. 00克中間體酸IV-1，收率75%。
[0078] (2)中間體（I1-1)的合成

[0080] 向反應瓶中加入中間體酸IV-1 (0. 5克，1. 48毫摩爾），氯化亞碸20毫升，加熱回 流反應3h，冷卻，減壓蒸去過量的氯化亞碸，將所得到的醯氯用10毫升二氯甲烷溶解備用。 將N，N-二甲基-2-羥基乙胺（0. 13克，1.48毫摩爾）溶於20毫升二氯甲烷中，再加入5毫 升三乙胺，冰浴條件下緩慢滴加醯氯的二氯甲烷溶液，滴畢緩慢升至室溫，繼續攪拌反應， 薄層色譜（乙酸乙酯：石油醚=1 : 1，加1% (V/V)三乙胺）監測，待反應完成後，減壓除 去溶劑，殘餘物經過柱色譜（乙酸乙酯：石油醚=1 : 2作洗脫劑，加1% (V/V)三乙胺， 青島海洋生物化工廠分廠生產的100~140目矽膠）得淡黃色液體（11-1)0. 41g，收率： 68. 3%〇
[0081] (3)產物（49)合成
[0082]

[0083] 向反應瓶中加入中間體11-1 (0. 3克，1. 01毫摩爾）、5毫升乙醇，待樣品溶解後，再 加入乙醚30毫升，攪拌下滴加碘甲烷（0. 71克，6. 07毫摩爾），室溫攪拌，反應大約30min， 出現白色固體，將反應混合物過濾，濾餅用無水乙醚洗滌，得白色固體0. 40g(49)，收率 72. 7%。
[0084] 表1其它化合物均可參考上述方法製得。
[0085] 實施例2、化合物KC的合成：
[0086] (1)中間體II-2的合成

[0088] 向單口瓶中加入2-(2, 4-二氯苯氧）乙酸（1.00克，4. 52毫摩爾），氯化亞碸20毫 升，加熱回流反應3h，冷卻，減壓蒸去過量的氯化亞碸，將所得到的醯氯用10毫升二氯甲烷 溶解備用，將N，N-二甲基-2-羥基乙胺（0. 41克，4. 60毫摩爾）溶於20毫升二氯甲烷中， 再加入5毫升三乙胺，冰浴條件下緩慢滴加醯氯的二氯甲烷溶液，滴畢緩慢升至室溫，繼續 攪拌反應，薄層色譜（乙酸乙酯：石油醚=1:1，加1% (V/V)三乙胺）監測，待反應完成後， 減壓蒸除溶劑，殘餘物柱色譜（乙酸乙酯：石油醚=1:2作洗脫劑，加1% (V/V)三乙胺，青 島海洋生物化工廠分廠生產的100~140目矽膠）純化得11-2,淡黃色油狀液體0.94克， 收率為38. 52 %，HPLC歸一純度95 %。
[0089] (2)化合物KC的合成

[0091] 向單口瓶中加入11-2(0. 70克，2. 40毫摩爾）、20毫升乙醚，攪拌下滴加碘甲烷 (2. 04克，13. 38毫摩爾），薄層色譜（乙酸乙酯：石油醚=1:2,加 1% (V/V)三乙胺）監測。 室溫攪拌，約10分鐘後溶液變渾濁，繼續攪拌6h。過濾，濾餅用無水乙醚洗滌，得白色固體 0? 60 克，m. p. 125-126°C，收率為 57. 59%。
[0092] 化合物 KC : (300MHz，D20) S 8. 33 (s，1H)，7. 52 (s，1H)，7. 30 (d，1H)，6. 97 (d，1H)，4. 71 (s, 2H), 3. 77 (s, 2H), 3. 50 (t, 2H), 3. 14 (s, 9H).
[0093] 生測實例
[0094] 實施例3 :除草活性的測定
[0095] 採用對作用機制敏感的盆栽法中的莖葉處理對本發明的化合物分別進行了初步 活性測試。
[0096] 將定量的禾本科雜草（稗草，金色狗尾草）種子分別播於直徑為7cm的裝有營養 土的紙杯中，播後覆土 lcm，鎮壓、淋水後在溫室按常規方法培養。禾本科雜草長至2~3葉 期，按試驗設計劑量，在履帶式作物噴霧機（英國Engineer Research Ltd.設計生產）上 進行莖葉噴霧處理（噴霧壓力1. 95kg/cm2,噴液量500L/hm2,履帶速度1. 48km/h)。試驗設 3次重複。試材處理後置於操作大廳，待藥液自然陰乾後，放於溫室內按常規方法管理，觀察 並記錄雜草對藥劑的反應情況，處理後定期目測調查供試藥劑對雜草的防除效果。
[0097] 通式I化合物對稗草、金色狗尾草具有高防效，其中化合物49、37在600ga. i. /hm2 劑量下對稗草的防效達70%以上，化合物49、37在600g a. i. /hm2劑量下對金色狗尾草的 防效達75%以上。
[0098] 選取通式I中部分化合物和已知化合物KC(JP54088229專利中1號化合物，其制 備見合成實施例6)進行了對稗草、金色狗尾草活性的平行比較試驗，結果見表2、表3。
[0099] 表2 :通式I中部分化合物對稗草的活性
[0100]

[0101] 表3 :通式I中部分化合物對金色狗尾草的活性
[0102]

[0103] 註："/"代表未測
【主權項】
1. 一種季銨鹽類化合物，其特徵在於：如通式I所示： 式中：η選自0-10 ; 札選自烷基、滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、硝基、 CN、烷基或C 滷代烷基； R2選自烷基、滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、硝基、 CN、烷基或C 滷代烷基； 或者&和1?2同所連接的氮一起形成： R3選自C「C12烷基；Y選自氟離子、氯離子、溴離子、碘離子、醋酸根、對甲苯磺酸根或硫酸氫根； X選自ΝΗ、0或S ; Q選自如下結構：2. 如權利要求1所述的化合物，其特徵在於，通式I中： 式中： η選自1、2、3或4 ; 札選自CfC；烷基、CfQ滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、硝基、 CN、烷基或C 滷代烷基； R2選自CfC；烷基、CfQ滷代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：滷素、硝基、 CN、烷基或C 滷代烷基； 或者&和1?2同所連接的氮一起形成： R3選自CfC4烷基；Y選自氟離子、氯離子、溴離子或碘離子； X選自NH或0 ; Q 選自 Q^QpQrQiSQs。3. 如權利要求2所述的化合物，其特徵在於，通式I中： 式中： η選自1 ; 札選自甲基或乙基； R2選自甲基或乙基； R3選自甲基； Y選自碘離子； X選自NH或0 ; Q 選自 Qi、Q3SQ5。4. 一種權利要求1所述的通式（I)化合物用於製備控制雜草的除草劑。5. -種除草組合物，其特徵在於：以權利要求1所述的通式（I)化合物作為活性組分 和其農業上可接受的載體；組合物中活性組分的重量百分含量為5-90%。6. -種控制雜草的方法，其特徵在於：向雜草或雜草的生長介質或地點上施用每公頃 1克一 1000克有效劑量的所述除草組合物。
【專利摘要】本發明屬於除草劑領域。具體地說是一種季銨鹽類化合物及其應用。所述化合物如通式(I)所示：式中各取代基團的定義見說明書。通式化合物I具有優異的除草活性，可用於防治雜草。
【IPC分類】C07C219/06, A01N43/76, C07D263/58, A01P13/00, A01N39/04
【公開號】CN105712946
【申請號】CN201410722388
【發明人】程學明, 梁爽, 崔東亮, 侯嶽華, 馬宏娟, 劉鵬飛, 李斌
【申請人】瀋陽中化農藥化工研發有限公司