專利名稱：2－嘧啶氧基芐基取代吡啶胺類衍生物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嘧啶類衍生物，特別是2-嘧啶氧基芐基取代吡啶胺類衍生物，它們的制備方法及作為農(nóng)業(yè)化學品除草劑的配方和應用。
當今，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，需要不斷提供效果好，用量低，對作物和環(huán)境無害的新型除草劑，以減少農(nóng)業(yè)勞動力，促進農(nóng)業(yè)機械化、現(xiàn)代化發(fā)展和農(nóng)作物產(chǎn)量的提高。
已知各種2-苯氧基嘧啶衍行物作為除草劑是有效的，如美國專利U.S.P4,906,285所闡述的雙嘧啶水楊酸類化合物即屬于此類化合物，它們能以低劑量控制諸如普通蒼耳、牽牛和莎草之類的一般難以控制的雜草，對水稻安全。美國專利U.S.P4,932,999中揭示了嘧啶硫代水楊酸衍生物對多年生及一年生草類顯示出優(yōu)異的除草效果，同時對于棉花具有較高的安全性。但上述兩份專利化合物適用范圍有一定限制，對其它農(nóng)作物，有程度不同的傷害。
基于社會發(fā)展需要，并為擴大使用范圍，開發(fā)同時適用于油菜田的除草劑，本發(fā)明人在已有發(fā)明基礎(chǔ)上，進行先導展開，開發(fā)出了如結(jié)構(gòu)式(I)所示一類新型2-嘧啶氧基芐基取代吡啶胺類衍生物。式(1)中R1為氫、C1-C4烷?；駽1-C4鹵代烷?；?，更為可取的是氫；R2為氫、鹵素或C1-C4烷基，更為可取的是氫、氯或甲基。
R1-N-基團和R2基團在吡啶環(huán)上的位置可處于2、3、4、5、6中任何一個位置，其中更為可取的是R1-N-基團處于吡啶環(huán)上的2位，R2處于吡啶環(huán)上3、4、5、6位中任何一個位置。
本發(fā)明人通過分子設(shè)計，改變結(jié)構(gòu)式(I)中R1、R2取代基團及吡啶環(huán)上取代基的位置，已合成出了一系列化合物，并委托生測專家對其進行除草活性和毒性測定評價，其中已評選出部分有較高活性的代表性化合物，歸總列于表1。
表1
生測表明，結(jié)構(gòu)式(I)所示的化合物均有很好的除草活性，而且除草譜廣，低毒，對環(huán)境友好，不傷害作物，特別是對油菜安全。因此，它們均是配制農(nóng)用除草劑的有效活性物質(zhì)。
本發(fā)明化合物包含有多個衍生物，但結(jié)構(gòu)式相似，屬同系列化合物，因而，其合成方法亦基本相同，現(xiàn)詳述如下。(A)結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1＝H)的化合物合成方法，分三步 [上述反應式中的R2所代表的取代基如前所述，化合物(3)中X為鹵素或甲砜基]也就是說，本發(fā)明結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1＝H)的化合物(2)的合成，首先由取代吡啶胺(4)與水楊醛(5)以1∶1.0-1.2摩爾比溶于甲醇、乙醇或丙醇類醇溶劑中，在室溫至溶劑沸點的溫度區(qū)間內(nèi)反應20分鐘到12小時，得到中間體(6)。該反應可在無催化劑的情況下進行，但加入催化劑或在共沸脫水的的條件下，可以加速反應，提高反應收率。反應中所用的催化劑可以是對甲基苯磺酸、甲磺酸、硫酸或鹽酸。反應中所用溶劑還可以是苯、甲苯或二甲苯等芳烴溶劑，或四氫呋喃、二氧六環(huán)類醚溶劑。
然后，將第一步所得的中間體(6)在甲醇、乙醇或丙醇等醇溶劑中，加入硼氫化鈉或硼氫化鉀還原劑進行反應，得中間體(7)。
第三步，使中間體(7)、2-鹵(或甲砜基)-4，6-二甲氧基嘧啶(3)及堿以1∶1.0-1.1∶1.2-3.0摩爾比在溶劑中，在回流溫度下反應2-8小時，再經(jīng)抽濾，除去溶劑，并經(jīng)溶劑洗滌后得本發(fā)明目的產(chǎn)品之一如結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1＝H)的化合物(2)。在這一步反應中，所用堿可以是金屬鈉或鉀之類堿金屬，或氫氧化鈉、氫氧化鉀，氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鉀等堿金屬、堿土金屬的氫氧化物、碳酸鹽，或醇鈉、醇鉀之類烷氧金屬化合物，或三甲胺、三乙胺等有機胺。而在這一步反應中所用溶劑可以是苯、甲苯或二甲苯等芳烴溶劑，四氫呋喃、二氧六環(huán)等醚類溶劑，甲醇、乙醇、丙醇等醇類溶劑，丙酮、甲基異丁酮等酮溶劑或二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙腈或它們的混合物。(B)結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1≠H)的化合物合成如前所述，經(jīng)過三步所得如結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1＝H)的化合物(2)，是我們所需要的具有除草功能的活性物之一，而若將其與酰氯進一步在溶劑中在堿性條件下反應，還可得到同樣具有除草活性的本發(fā)明另一目的產(chǎn)物如結(jié)構(gòu)式(I)，反應如下列反應方程式所示 (反應式中R1、R2所示基團如前所述)本反應的溫度在室溫至溶劑沸點區(qū)間，反應中所用溶劑和堿的用量與前述仲胺類化合物合成之第三步相同。
本發(fā)明提供的式(I)化合物合成方法不復雜，具有很高的除草活性，是配制農(nóng)用除草劑的有效活性物，可用于配制農(nóng)作物棉花、油菜、小麥田防除禾本科雜草、闊葉雜草和莎草的芽前、芽后除草劑。具體的防除對象包括15-75g ai/ha(g ai/ha為克活性物/公頃，以下同)的低劑量下有效防治禾本科雜草、90-300g ai/ha的高劑量下有效防治闊葉雜草和莎草，如稗草(Echinochloa crusgalli)、馬唐(Digitariasanguinalis)、牛筋草(Eleusine indica)、狗尾草(Setaria viridis)、早熟禾(Poa annua)、野燕麥(Avena fatua)、看麥娘(Alopecurus aequalis)、日本看麥娘(Alopecurusjaponicus)、反枝莧(Amaranthus retroflexus)、刺莧(Amaranthus spinosus)、藜(Chenopodium album)、芥菜(Brassica juncea)、馬齒莧(Portulaca oleracea)、鐵莧菜(Acalypha australis)、異型莎草(Cyperus difformis)、千金子(Leptochloachinensis)、香附子(Cyperus rotundus)、日照飄浮草(Fimbristylis miliacea)、婆婆納(Veronica didyma)、繁縷(Stallaria media)、大巢菜(Vicia sativa)、雀舌草(Stellariaalsine)、一年蓬(Erigeron annuus)、矮慈菇(Sagittaria sagittifolia)、田旋花(Convolvulus arvensis)等。作為除草劑，它們具有如下一些優(yōu)點和特點1、低劑量下具有高效芽后除草效果，較高劑量下亦具有芽前除草效果；2、殺草譜廣，不僅能有效防治農(nóng)田中禾本科雜草，而且能有效防除闊葉雜草和莎草；3、對作物的安全性高，特別對棉花、油菜和小麥均安全無害；4、對3-7葉大齡禾本科雜草也具有十分有效的除草效果；5、在土壤中殘留期短，對輪作后茬作物無不良影響；6、對哺乳動物或魚無明顯毒性，環(huán)境安全性高，屬低毒環(huán)境友好型農(nóng)藥；為實際使用，本發(fā)明活性化合物，可按農(nóng)藥工業(yè)中常用的配方技術(shù)，配制加工成各種粒劑、粉劑、油劑、乳劑、水懸劑和膠囊等。
以下舉實施例，對本發(fā)明合成方法作更進一步的具體描述，本發(fā)明決不僅限于這幾例。合成例1結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1＝H)化合物(2)的制備實例將9.4克(0.1摩爾)2-胺基吡啶溶于125毫升的無水甲醇中，滴加12.2克(0.1摩爾)水楊醛，在室溫下攪拌反應10分鐘后，過濾，用無水甲醇洗滌，得18.5克黃色固體，收率93.4％，為2-N-(2-羥基亞芐基)吡啶胺。
取前述所制2-N-(2-羥基亞芐基)吡啶胺9.9克(50毫摩爾)，溶于150毫升無水甲醇中，在室溫下分批加入2.26克(60毫摩爾)硼氫化鈉，室溫下攪拌反應20分鐘，濃縮除去甲醇，然后在殘留物中加入氯仿200毫升，水150毫升，充分攪拌均勻，靜置，分出有機層，用水洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮得9.5克白色固體，收率95.0％，為2-N-(2-羥基芐基)吡啶胺。
取前面所制2-N-(2-羥基芐基)吡啶胺2.00克(10毫摩爾)，2-甲砜基-4，6-二甲氧基嘧啶2.18克(10毫摩爾)，溶于100毫升四氫呋喃中，室溫下加入3.71克(26.84毫摩爾)碳酸鉀，回流反應11小時，抽濾，得固體，再加20毫升四氫呋喃洗滌，濃縮，除去四氫呋喃，殘留產(chǎn)物再加入10毫升乙醇中攪拌洗滌，抽濾得3.00克白色固體，收率88.7％，為N-(2-吡啶基)-2-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧基苯芐胺mp93.3-94.0℃，MS(M+)338核磁共振HNMR(CDCl3)δ3.79(6H，s)，4.50(2H，d)，5.78(1H，s)，6.35-8.05(8H，m)元素分析理論值C63.78 H5.42 N16.65 實驗值C63.91 H5.33 N16.57合成例2結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1≠H)化合物的制備實例在100毫升單口瓶中，加入N-[2-(4-甲基吡啶基)]-2-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧基苯芐胺3.52克(10毫摩爾)，丙酰氯1.11克(12毫摩爾)，碳酸鉀1.66克(12毫摩爾)及100毫升THF，回流反應10小時，抽濾，除去固體，有機層濃縮得蠟狀白色固體3.99克，收率97.8％。mp66.5-68.5℃MS(M+)408核磁共振HNMR(CDCl3)δ1.11(3H，t)，2.30(5H，m)，5.71(1H，s)，5.72(1H，s)，6.80-8.30(7H，m)元素分析理論值C64.71 H5.88 N13.73 實驗值C64.56 H5.77 N13.78以下給出本發(fā)明化合物作活性組分，加工配制幾種除草劑劑型的實際例子，在這些配方例子中，所有的“％”均指重量百分比。但應指明，本發(fā)明配方?jīng)Q非僅限于這幾例實例。
配方例1(可濕性粉劑)將15％的7號物質(zhì)(表1)、5％的木質(zhì)素磺酸鹽(Mq)、1％的月桂醇聚氧乙烯醚(JFC)、40％的硅藻土和44％的輕質(zhì)碳酸鈣均勻地混合，粉碎，即得可濕性粉劑。
配方例2(乳油)將10％的7號物質(zhì)、5％的農(nóng)乳500號(鈣鹽)、5％的農(nóng)乳602號、5％的N-甲基-2-比咯烷酮和75％的二甲苯加熱攪拌均勻，即得乳油。
配方例3(粒劑)將5％的7號物質(zhì)、1％的聚乙烯醇(PVA)、4％的萘磺酸鈉甲醛縮合物(NMO)和90％粘土均勻地混合，粉碎，然后向此100份混合物加入20份水、捏合，用擠壓成粒機，制成14-32目的顆粒，干燥，即得顆粒劑。
以下將生測專家提供的生測試驗實例對本發(fā)明部分化合物作活性組分配制的除草劑的除草活性和作物安全性進行測試評價。采用0-5級評價法，評價標準列于表2。
表2除草活性和植物毒性評價標準
試驗實例1苗后莖葉處理的除草活性試驗在裝有試驗用土的盆缽中(直徑9.5cm)分別均勻播種稗、馬唐、牛筋、反枝莧和馬齒莧的種子，覆蓋土0.5cm厚，將盆缽置于20-25℃的溫室中培育十天，植株生長二葉期時，將類似配方例2所制備的各號活性乳油用水稀釋，以750g ai/ha的劑量對培養(yǎng)試材進行莖葉噴霧處理，定期觀察各處理植株生長狀態(tài)、受害癥狀，處理后28天，按表2標準進行評定，結(jié)果見表3。
表3出苗后莖葉處理的除草活性(旱田條件)
試驗實例2苗前土壤處理的除草活性試驗在裝有試驗用土的盆缽中(直徑9.5cm)分別均勻地播種稗、馬唐、牛筋、芥菜、反枝莧和馬齒莧的種子，覆蓋土0.5cm厚，12小時后將類似配方例2所制備的2-8號活性物乳油制劑用水稀釋，以750g ai/ha的劑量對培養(yǎng)試材進行土壤表面處理。定期觀察各處理植株生長狀態(tài)、受害癥狀，處理后28天，按照表2中確定的標準進行評定，結(jié)果見表4。
表4出苗前土壤處理的除草活性(旱田條件)
試驗實例3苗后莖葉處理的除草活性劑量梯度試驗以稗草、馬唐、牛筋、芥菜、反枝莧和馬齒莧為雜草靶標，進行不同劑量梯度試驗。試驗設(shè)置了檔劑量。在禾本科雜草生長二葉期、闊葉雜草生長片真葉期時，將類似配方例2所制備的4-8號活性物乳油制劑用水稀釋，以表5所示劑量對培養(yǎng)的試材進行莖葉噴霧處理，處理后28天，按照表2中確定的標準進行評定，結(jié)果見表5。
表5苗后莖葉處理的除草活性大小評價
試驗實例4苗后莖葉處理的作物安全性試驗在裝有試驗土的12cm盆缽內(nèi)分別播種棉花、油菜種子，置于20-25℃溫室中生長，待生長到一定時期后，將類似配方例2所制備的4號活性物乳油制劑用水稀釋，以375、150、75g ai/ha的劑量對培育的試材進行莖葉噴霧處理，定期觀察植株生長狀態(tài)和受害癥狀，處理后28天，按表2標準進行評定，結(jié)果見表6。
表6出苗后莖葉處理的作物安全性評價(旱田條件)
權(quán)利要求
1.一類嘧啶類衍生物，其特征是2-嘧啶氧基芐基取代吡啶胺類衍合物，如結(jié)構(gòu)式(I)所示 結(jié)構(gòu)式(1)中R1為氫、C1-C4烷?；駽1-C4鹵代烷酰基；R2為氯、鹵素或C1-C4烷基；R1-N-和R2在吡啶環(huán)上的位置可處于2，3，4，5，6中任何一個位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述化合物，其特征是結(jié)構(gòu)式(I)中R1為氫；R2為氫、氯或甲基；R1-N-處于吡啶環(huán)上的2位，R2處于吡啶環(huán)上的3，4，5，6中任何一個位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述化合物的制備方法，其特征如下列反應方程式所示 [反應式中的R2如權(quán)利要求1或2所述，化合物(3)中X為鹵素或甲砜基]即首先由取代吡啶胺(4)與水楊醛(5)以1∶1.0-1.2摩爾比溶于醇溶劑中，在室溫至溶劑沸點溫度區(qū)間反應20分鐘到12小時，得中間體(6)，再使中間體(6)在醇溶劑中，經(jīng)硼氫化鈉或硼氫化鉀還原，得中間體(7)，該中間體(7)再與2-鹵(或甲砜基)-4，6-二甲氧基嘧啶(3)以1∶1.0-1.1摩爾比在醚類溶劑中在堿性條件下反應，制得如結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1＝H)的化合物(2)；化合物(2)再與酰氯在醚類溶劑中在堿性條件下反應，制得結(jié)構(gòu)式(I)所示(R1≠H)的化合物 (反應式中R1或R2如權(quán)利要求1或2所述)
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述化合物，其特征是有很高的除草活性，可用于配制農(nóng)作物棉花、油菜、小麥田防除禾本科雜草、闊葉雜草和莎草的芽前、芽后除草劑。
全文摘要
一類如結(jié)構(gòu)式(I)所示2－嘧啶氧基芐基取代吡啶胺類衍生物,系由取代吡啶胺與水楊醛反應,經(jīng)還原后再與2－甲砜基－4,6－二甲氧基嘧啶反應制得如結(jié)構(gòu)式(I)所示(R
文檔編號C07D239/00GK1349984SQ00131340
公開日2002年5月22日 申請日期2000年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月25日
發(fā)明者彭偉立, 吳軍, 陳杰, 吳春江, 許天明 申請人:浙江省化工研究院