具有除草活性的取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯及製備的製作方法
2023-04-26 16:32:46 2
專利名稱：具有除草活性的取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯及製備的製作方法
技術領域：
本發明屬應用有機化學領域。
本發明涉及兼有除草活性和植物生長調節活性的取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯類化合物及其製備方法，以及它作為除草劑，植物生長調節劑的生物活性。
由於膦酸類衍生物具有毒性較低、生物活性顯著的特點，許多膦酸衍生物被研究開發成為除草劑或植物生長調節劑。有關膦酸類衍生物的基礎研究也有大量報導，近十年來本發明人也研製了多種類型的取代芳雜氧基(硫基)烴基膦酸酯類化合物，它們均顯示了不同程度的除草活性或植物生長調節活性。下列幾類膦酸衍生物為本發明人近幾年研製的幾類化合物，A類(賀紅武等化學試劑 1996.18(2)70～72)；B類(賀紅武等 農藥學學報 1999.1(1)90～92)；；C類(賀紅武等Phosphorus，Sulfur and Silican，1999.Vol.147.PP109)；D類(賀紅武等 中國發明專刊 申請號 97109095.5公告號1197800)，這些化合物均顯示了不同特點的植調活性和除草活性，其中D類化合物顯示了較好的除草活性。
本發明的目的在於進一步探索除草活性更好的化合物，提供一類具有除草活性併兼具有植物生長調節活性的新型次膦酸酯類衍生物及合成方法。
為了發現具有更高除草活性或植調活性的新型化合物，本發明在上述D類化合物的研究基礎上，進行結構優化，提出了一類與D類化合物具有不同結構特點的新型次膦酸酯衍生物一取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯，經研究證明，經過進一步的結構修飾之後，本發明所提出的具有通式(I)的部分化合物，具有比D類化合物更優異的除草活性和植調活性，其結構通式如下 式中R1、R2表示C1～C3的烷基R1和R2相同或不相同R3表示H，C1～C4烷基，CHCl3，呋喃基，苯基，取代基為滷素，NO2、CH3、OCH3、CF3的取代苯基。
R4表示H，C1～C4的烷基X、Y表示H，Cl、Br、F、NO2、CH3、OCH3、CF3、SCH3，其X與Y相同或不相同本發明提供的上述式(I)的化合物對單子葉或雙子葉植物生長有顯著抑制作用，因而可作為除草劑的有效成份。
式(I)表示的化合物，在低濃度時對植物具有生長調節作用，可作為植物生長調節劑的有效成分以通式(I)表示的取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯的製備方法，是使通式(II)所表示的化合物 (式中R1和R2、R3與通式(I)中的定義相同)與下述的通式(III)所表示的化合物 (式中的R4、X、Y與以通式(I)中的定義相同)進行反應。
上述反應中α-羥基烴基次膦酸酯(II)與芳氧乙醯氯(III)的反應配比為1∶1～1.2摩爾比，反應溶劑採用丙酮，乙酸乙酯，二氯甲烷，二氯乙烷，氯仿，苯，氯苯等多種有機溶劑，在叔胺或吡啶等有機鹼性催化劑的存在下，在0°～60℃反應3～8小時，即可獲得本發明的目標化合物。
通式(I)所表示的取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯的另一製備方法是利用通式(II)所表示的化合物與下述通式(IV)所表示的化合物(式中R4與通式(I)中所定義的相同)進行反應，得到通式為V的化合物，再與通式為VI表示的化合物(式中X、Y、M與通式(I)中所定義的相同)進行反應來製備(B法) 本法(B法)製備化合物(I)時，α-羥基次膦酸酯(II)與氯乙醯氯(IV)，在有機溶劑存在下，採用有機鹼為縛酸劑，在0℃～60℃反應2～6小時，可以轉化為α-氯代乙醯氧基烴基次膦酸酯(V)。有機溶劑可採用氯仿，二氯甲烷，二氯乙烷，乙酸乙酯等多種有機溶劑，縛酸劑通常採用叔胺或吡啶，通過(V)與酚(鹽)(VI)反應製備目標化合物(I)時，反應物配比可採用等摩爾或者酚稍過量，在酚稍過量的條件下有利於獲得較好的收率。
下面通過實施例來具體說明本發明(I)式化合物的製備方法，這些實施例僅對本發明進行說明，而不是對本發明進行限制。實例I 將0.01摩爾的0-甲基甲基-α-羥基丙基次膦酸酯溶於10毫升乙酸乙酯中，再加入0.8毫升的吡啶，在10℃以下加入0.011摩爾3-硝基苯氧乙醯氯的10毫升乙酸乙酯溶液，在30℃時，攪拌反應6小時，反應完後分別採用1％NaOH溶液，飽和NaCl溶液將反應液洗滌2-3次，分出有機層，用無水Na2SO4乾燥，脫溶，粗產物採用乙酸乙酯與石油醚為展層劑進行薄層分離，純化後得黃色粘稠液體，收率80％，nD20=1.5096元素分析實測值C％ 46.89 H％ 5.44 N％ 4.31計算值C％ 47.13 H％ 5.48 N％ 4.23IR(cm-1)3078(Ph-H)1755(C＝O)1300，876(P-C)1185(P＝O)1039(P-O-C)1522，1351(NO2)1H-NMR(δppm)0.876～1.028(t，3H，CH3)，1.312-1.482(dd，3H，CH3)1.639～2.036(m，2H，CH2)，3.559～3.758(dd，3H，CH3O)，4.836(s，2H，CH2)5.044～5.338(m，1H，CH)，6.919～7.854(m，4H，C6H4)實例2 將0.01摩爾的0-甲基甲基-α-羥基丁基次膦酸酯溶於10ml二氯甲烷中，再加0.8毫升的三甲胺，在15℃以下，加入0.011摩爾2-硝基苯氧乙醯氯的10ml二氯甲烷溶液，在35℃時攪拌反應3小時，然後再升到50℃反應3小時，反應完後分別採用1％NaOH溶液，飽和NaCl溶液反應液洗滌2-3次分出有機層，用無水Na2SO4乾燥，脫溶，粗產物採用乙酸乙酯與石油醚為展層劑進行薄層分離，純化後得到棕黃色粘稠液體，收率68％nD20=1.5122
元素分析實測值C％ 48.85％ H％ 5.98％ N％ 4.26計算值C％ 48.70％ H％ 5.84％ N％ 4.05IR(cm-1)3084(Ph-H)，1764(C＝O)1303，875(P-C)，1188(P＝O)，1038(P-O-C)1525，1353(NO2)1HNMR(δppm)0.825～0.982(t，3H，CH3)，1.319～1.498(dd，3H，CH3)，1.620～1.976(m，4H，CH2CH2)，3.567～3.765(dd，3H，CH3O)，4.810(S，2H，CH2)，5.162～5.439(m，1H，CH)，6.938～7.856(m，4H，C6H4)實例3 將0.01摩爾的0-甲基甲基α-羥基苄基次膦酸酯溶於10ml氯仿中，再加入0.8ml的三甲胺，在20℃以下，加入0.11摩爾2-硝基苯氧乙醯氯的10ml氯仿溶液，在40℃時攪拌反應4小時，然後再升到60℃反應3小時，反應完後分別採用1％的NaOH溶液，飽和NaCl溶液將反應液洗滌2～3，分出有機層，用無水Na2SO4乾燥，脫溶，粗產物採用乙酸乙酯與石油醚為展層劑進行薄層分離，純化後得棕黃色粘稠液體，收率為77.2％nD20=1.5388元素分析實測值C％ 52.57％ H％ 4.89 N％ 3.80計算值C％ 53.83％ H％ 4.78 N％ 3.69IR(cm-1)3066(Ph-H) 1765(C＝O)1301(P-C)，1168(P＝O)，1040(P-O-C)，1525，1353(NO2)1HNMR(δppm)1.261～1.442(d，3H，CH3)，3.542-3.684(dd，3H，CH3O)，4.890(s，2H，CH2)，6.088～6.261(dd，1H，CH)6.885～7.872(m，9H，C6H5+C6H4)實例4 將0.01摩爾的0-甲基-甲基-α羥基間硝基苄基次膦酸酯溶於10毫升的二氯乙烷中，再加入0.8毫升的吡啶，在20℃以下，加入0.01摩爾，2-氯-4-硝基苯氧乙醯氯的10毫升二氯乙烷溶液，在40℃攪拌反應10小時，採用例1的方法處理，純化後得到黃色固體，收率為57％m.p.60～62℃。
元素分析實測值C％ 44.51 H％ 3.65 N％ 6.22計算值C％ 44.50 H％ 3.52 N％ 6.10IR(cm-1)3087，3043(Ph-H)，1775(C＝O)，1288，877(P-C)，1171(P＝O)，1032(P-O-C)，1524，1341(NO2)804(C-Cl)1HNMR(δppm)1.410～1.512(dd，3H，CH3)，3.650～3.740(dd，3H，CH3O)，5.055(s，2H，CH2)，6.22～6.382(dd，1H，CH)，6.936～8.350(m，7H，C6H4+C6H3)實例5 將0.01摩爾的0-甲基甲基-α-羥基對氯苄基次膦酸酯溶於10ml氯仿，再加入0.011摩爾的吡啶，在15℃以下滴加0.011摩爾氯乙醯氯，5毫升氯仿乙溶液，在20℃下反應1小時，在常溫下放置過夜，用水洗滌反應液，有機相用無水Na2SO4乾燥脫溶得到下列粗產物，收率85％ 將製得的0.01摩爾0-甲基-甲基-α-氯乙醯氧基一對氯苄基次膦酸酯溶於30毫升丙酮中，加入0.11摩爾的間一三氟甲基苯酚和0.006摩爾的K2CO3固體，再加入催化量的KI回流了3小時，冷卻，採用例1的方法處理，將產物純化後為棕黃色粘稠液體，收率為54％nD201.5119元素分析實測值C％ 49.35 H％ 4.10計算值C％ 49.49 H％ 3.92IR(cm-1)3076(Ph-H)，1773(C＝O)，1304，876(P-C)，1168(P＝O)，1042(P-O-C)，1329(Ar-CF3)1HNMR(δppm)1.291～1.413(dd，3H，CH3)，3.586～3.661(dd，3H，CH3O)，4.842(s，2H，CH2)，6.105～6.235(dd，1H，CH)，7.705～7.485(m，8H，C6H4+C6H4)實例6 將0.02摩爾的0-甲基甲基α-羥基一對甲氧基苄基次膦酸酯溶於15毫升CH2Cl2中，再加入0.022摩爾的三乙胺，在10℃以下滴加0.022摩爾的氯乙醯氯的5毫升CH2Cl2溶液，在15℃下反應2小時，在常溫下放置過夜，再按實施例5的方法處理，可獲得0-甲基甲基-α氯代乙醯氧基對甲氧基苄基次膦酸酯粗產物，收率80％。
將上述製得的粗產物0.01摩爾溶於30毫升DMF中加入0.11摩爾的2.4一二氯苯酚鈉鹽，回流3.5小時，冷卻，採用實施例1的方法處理，產物純化後為無色粘稠液體，收率82％nD20=1.5371元素分析實測值C％ 49.84 H％ 4.42計算值C％ 49.89 H％ 4.42IR(cm-1)3074(ph-H)，1765(C＝O)，1301，892(P-C)，1173(P＝O)，1036(P-O-C)1H-NMR(δppm)1.278～1.494(dd，3H，CH3)，3.540～3.692(dd，3H，CH3O)，3.788(s，3H，CH3O)，4.796(s，2H，CH2)，6.012-6.180(dd，1H，CH)，6.656～7.375(m，7H，C6H4+C6H3)實例7 0.01摩爾的0-乙基甲基-α-羥基一對甲基苄基次膦酸酯溶於20ml的CH2Cl2，再加入0.01摩爾的吡啶，在15℃以下滴加0.01摩爾氯乙醯氯的5mlCH2Cl2溶液，在此溫度下反應1.5小時，在常溫下放置過夜，按實例5的方法處理，可獲得0-乙基甲基α氯代乙醯氧基對甲基苄基次膦酸酯的粗產物，收率87％。
將上述製得的粗產物0.01摩爾溶於30ml丙酮中，加入0.11摩爾的4-硝基苯酚鈉鹽，回流3小時，冷卻，採用實施例1的方法處理，產物純化後為黃色油狀液體，收率70％nD20=1.5590M.S(m/z)405 M+IR(cm-1)3017(Ph-H)，1760(C＝O)，1200(P＝O)，1170(C-O)，1020(P-O-C)，721(P-C)，1355(Ph-NO2)1HNMR(δppm)1.260～1.400(d，3H，CH3)1.3(m，3H，CH3)4.1(m，2H，OCH2)2.3(s，3H，-CH3)4.8(s，2H-OCH2CO)6.2 (d，1H，OCHP)6.9～7.4(m，8H，2C6H4)實例8 將0.02摩爾的O-正丙基甲基-α-羥基乙基次膦酸酯溶於30ml的二氯乙烷，再加入1.6毫升的三乙胺，在15℃以下加入0.011摩爾2.4一二氯苯氧基丙醯氯的30毫升二氯乙烷溶液在35℃時攪拌反應5小時，然後在45℃時攪拌反應1小時，再按實施例1同樣的後處理方式對反應液進行後處理分離純化後得黃色粘稠狀液體，其收率為65％。
nD20=1.5478IR(cm-1)3070(Ph-H)，1770(C＝O)，1240(P＝O)，1103(C-O)，1065(P-O-C)，817(C-Cl)，738(P-C)1HNMR(δppm)0.96(t，3H，CH3)，1.20～1.412(d，3H，CH3)，1.45(m，3H，CH3)，1.38(m，2H，CH2)，1.68(d，3H，CH3)，3.90(m，2H，OCH2)，4.70(m，1H，OCH)，5.30(m，1H，CHP)，6.5～7.5(m，3H，C6H3)實例9 將0.01摩爾的0-甲基甲基-α羥基乙基次膦酸酯15毫升乙酸乙酯再加1ml三甲胺，在10℃以下加入0.01摩爾α-(2.4-二氯苯氧基)丙醯氯的15毫升乙酸乙酯溶液在室溫下攪拌6小時，然後按實例1同樣的後處理方式對反應液進行後處理，分離純化後得黃色粘稠狀液體，收率為70％。
nD20=1.5849元素分析實測值C％ 43.60 H％ 4.80計算值C％ 43.97 H％ 4.83IR(cm-1)3075(ph-H)，1776(C＝O)1244(P＝O)1113(C-O)1066(P-O-C)8.6(C-Cl)735(P-C)1HNMR(δppm)0.878～0.990(t，3H，CH3)1.39～1.490(dd，3H，CH3)，1.46(m，3H，CH3)，1.66(d，3H，CH3)4.78(m，1H，OCH)，5.35(m，1H，CHP)，6.51～7.55(m，3H，C6H3)採用上述類似的方法，同樣可以製備其它的化合物，見表1，表1中所列的為本發明合成的部分化合物。
表中省略符號的含義Me-甲基 Et-乙基，Pr-丙基 Ph-苯基 Bu-丁基Furyl-呋喃基 n-Pr-正丙基 n-Bu-正丁基p-MePh-對甲基苯基 p-ClPh-對氯苯基o-ClPh-鄰氯苯基 m-BrPh-間溴苯基表1 本發明合成的部分化合物NoR1R2R3R4XY1 MeMeH H2-NO2H2 MeMeMe H2-NO2H3 MeMeEt H2-NO2H4 MeMen-Pr H2-NO2H5 MeMen-Bu H2-NO2H6 MeMeMe H3-NO2H7 MeMeMe HH 4-NO28 MeMePh H2-NO2H9 MeMe4-CH3Ph H2-NO2H10MeMe2-ClPh H2-NO2H11MeMe4-ClPh H2-NO2H12MeMe4-CH3OPh H2-NO2H13MeMe3-NO2Ph H2-NO2H14MeMe3-NO2Ph HH 4-NO215MeMeMe Me H 4-NO216MeMePh Me H 4-NO217MeEt3-MePh HH 4-NO218MeMeH H2-Cl 4-NO219MeMeMe H2-Cl 4-NO220MeMeEt H2-Cl 4-NO2NoR1R2R3R4X Y21MeMen-Pr H 2-Cl4-NO222MeMePh H 2-Cl4-NO223MeMe4-ClPh H 2-Cl4-NO224MeMe3-NO2Ph H 2-Cl4-NO225MeMeMe H H 4-F26MeMePh H H 4-F27MeMeEt H 2-F H28MeMe3-NO2Ph H 2-F H29MeMe4-ClPh H H 4-Br30MeMeMe H 3-CF3H31MeMeEt H 3-CF3H32MeMePr H H 4-CF333MeMeH H H 4-CF334MeMe4-ClPh H3-CF3H35MeMe3-NO2Ph H3-CF3H36MeMeCCl3H3-CF3H37MeMe2-FurylH3-CF3H38MeEtH Me H4-CF339MeEtMe Me H4-CF340MePrEt Et H4-CF341MeMeMe HH4-SCH342MeMePh HH4-SCH343MeMeH H2-Cl 4-ClNoR1R2R3R4X Y44MeMeMeH 2-Cl4-Cl45MeMeEtH 2-Cl4-Cl46MeMen-Pr H 2-Cl4-Cl47MeMen-Bu H 2-Cl4-Cl48MeMePhH 2-Cl4-Cl49MeMe4-MePhH 2-Cl4-Cl50MeMe2-ClPhH 2-Cl4-Cl51MeMe4-ClPhH 2-Cl4-Cl52MeMe4-CH3OPh H 2-Cl4-Cl53MeMe3-NO2Ph H 2-Cl4-Cl54MeEtm-BrPhH 2-Cl4-Cl55MeMeMeMe2-Cl4-Cl56MeEtCCl3Me2-Cl4-Cl57Men-Pr MeMe2-Cl4-Cl58Men-Pr CCl3Me2-Cl4-Cl59Men-Pr 2-Furyl Me2-Cl4-Cl60MeEt4-NO2Ph Et2-Cl4-Cl61MeMe2-NO2Ph H 2-Cl4-Cl62MeMe2-NO2Ph Me2-Cl4-Cl從下面的試驗例可以看出，本發明式(I)的化合物對多種植物及雜草具有很強的抑制活性。
實例10活性培養皿法除草活性試驗取10毫升式(I)化合物10ppm，100ppm溶液分別放入墊有兩張濾紙，直徑為10釐米的培養皿中，再將經催芽後的稗草，與油菜種子各20粒分別放入不同濃度的培養皿中，將培養皿置入恆溫箱內(25℃)，光照/黑暗處理(8/16小時)96小時後，測定植物的根長，莖長及清水對照，分別計算不同藥樣，不同濃度，不同試材的根長，莖長抑制百分率。
部分式(I)化合物的測定結果見表2表2活性培養皿法測定結果
實例11，盆栽法除草活性試驗以30×20×5.5釐米的塑料盆栽盒定量裝入過篩的垠土，先用水淋透，種上萌發小麥，馬唐，稗草，油菜，黃瓜，窩苣，大薊等試驗植物各二行，每行10粒，蓋上過篩細土0.6釐米，立即採用化合物(I)每畝150g作播後苗前處理和苗後處理，苗後處理一般為2～3葉期，兩種處理均用乳化液噴霧處理，另設清水對照，放光照玻璃房15天左右，溫度為25℃處理後剪下地上部分，稱鮮重，求鮮重，求鮮重與對照(CK)相比，計算抑制百分率。
部分(I)式化合物生測結果見表3與表4
表3化合物(I)對單子葉植物的抑制百分比
表4化合物(I)對雙子葉植物的抑制百分率
續表4
實例12 IC50測定(對黃瓜生長的抑制活性)將黃瓜種子(市購夏申一號)經浸種催芽後，選擇一致的種子，放入已配好的不同濃度藥液的培養皿中(10釐米)，每皿10粒，設三個重複和空白對照，置入人工氣候箱內，溫度控制在25±2℃，光照處理為每天10小時光照，14小時黑暗處理，6天後取出測定根長，莖長，計算抑制率，採用最小二乘法進行結果統計，求IC50。如表2部分(I)式化合物的IC50值。
表5 IC50測定結果
本發明的化合物作為除草劑使用的情況下，可將本發明的化合物與其他用於園藝農場的具有活性的化合物組合起來使用，本發明的化合物與其他具有除草作用乃至植物生長調節作用的化合物組合起來使用。
本發明的化合物作為除草劑使用的情況下，可以將本發明的化合物與園藝上允許的載體或稀釋劑混合，藉此將其調製成通常使用的各種劑型，如調製成粉劑、粒劑、水合劑、乳劑、水溶劑、可流動劑等來使用。也可以與其他農藥、殺菌劑、殺蟲劑、殺蟎劑、除草劑、植物生長調節劑、肥料以及土壤改良劑等混合使用或同時並用。
實施例13 植物生長調節活性測定小麥芽鞘伸長試驗方法取在黑暗中培養3天的小麥芽鞘，棄去頂端的2毫米後用切芽鞘刀切下3毫米段作為試材，待測試樣用0.01毫升的磷酸——檸檬酸緩衝溶液(PH＝5)稀釋成100ppm和10ppm，取待測液3毫升於＝6釐米的培養皿中(皿中放一濾紙片)，每個培養皿中放入切好的小麥芽鞘段10個(操作在暗室中進行)，置於25℃恆溫下黑暗培養24小時，測每10個切段長度，計算效果百分率。
表6小麥芽鞘伸長試驗測定結果
權利要求
1.一種兼具有除草活性和植物生長調節活性的新型烴基次膦酸酯以及製備它們的方法，其特徵為通式(I)所表示的取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯 式中R1R2表示C1～C3的烷基，R1與R2相同或不相同R3表示H，C1～C4烷基，CCl3苯基，取代基為滷素，NO2、CH3、OCH3、CF3的取代苯基，呋喃基R4表示H，C1～C4的烷基X、Y表示H，Cl，Br，F，NO2，CH3，CF3，SCH3，其X與Y相同或不相同。
2.權利要求1所述的由通式(I)表示的化合物——取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯的製備方法(A法)，其特徵是使通式(I)所表示的化合物 (式中R1和R2，R3與權利要求1中的定義相同)與下述的通式(III)所表示的化合物 (式中R4、X、Y與權利要求1中的定義相同)進行反應
3.權利要求1所述的由通式(I)表示的化合物取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯的製備方法(B法)，其特徵是使通式(II)所表示的化合物 (式中R1和R2，R3與權利要求1中的定義相同)，與下述的通式(IV)所表示的化合物 (式中R4與權利要求1中的定義相同)進行反應，所得通式為(V)所表示的中間物 再與下述的通式(VI)所表示的化合物 (式中X、Y與權利要求1中的定義相同)進行反應
4.如權利要求1所述的以通式(I)表示的取代氧基乙醯氧基烴基次膦酸酯化合物的應用，其特徵是作為除草劑的有效成份
5.如權利要求1所述的以通式(I)表示的取代氧基乙醯氧基烴基次膦酸酯化合物的應用，其特徵是作為植物生長調節劑的有效成份。
全文摘要
本發明屬應用有機化學領域。本發明涉及一種具有除草活性併兼有植物生長調節活性的新型的烴基次膦酸酯以及製備它們的方法,其特徵在於通式如圖的取代苯氧乙醯氧基烴基次膦酸酯,式中R
文檔編號A01N57/14GK1351991SQ00131149
公開日2002年6月5日 申請日期2000年11月15日 優先權日2000年11月15日
發明者賀紅武, 劉釗傑, 李美強, 陸愛紅, 胡利民, 嚴剛 申請人:華中師範大學