本發(fā)明涉及一種化合物，具體涉及一種四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物及其應(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(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，自上市以來(lái)，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(duì)闊葉作物無(wú)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(gè)用于小麥田的APP類除草劑——炔草酯，此后，道化學(xué)和韓國(guó)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)明人將四氫異喹啉引入芳氧苯氧烷酸結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)并合成一系列未見文獻(xiàn)報(bào)道的四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物，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)明提供了一種四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物及其異構(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、R2、R3、R4分別為氫或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、X4、X5分別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或II)的定義中，所用術(shù)語(yǔ)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(duì)映異構(gòu)體、非對(duì)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(gè)碳原子上連接四個(gè)不同的取代基而形成立體異構(gòu)體(分別以R和S來(lái)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，所述的四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物的具體結(jié)構(gòu)式為：
本發(fā)明還涉及所述的四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物的除草活性，在5克/畝用量下具有顯著的除草活性。
本發(fā)明提供的式(I或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或II)化合物時(shí)，對(duì)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)明還涉及所述的四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物農(nóng)用除草劑中的應(yīng)用。
本發(fā)明涉及的四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物的合成原料易得，制備方法簡(jiǎn)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(shuō)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(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)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:(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(5-氯-3-氟吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酮(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℃，12h。停止加熱，冷卻至室溫，將反應(yīng)液倒入100mL冰水中，稀鹽酸調(diào)節(jié)pH 4-5，過(guò)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(wú)需分離純化，直接用于下一步反應(yīng)。
向上述(R)-2-[4-(3-氟-5-氯吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酰氯反應(yīng)瓶?jī)?nèi)加入二氯甲烷(40mL)，四氫異喹啉(0.44g,3.30mmol)，4-二甲氨基吡啶(0.02g,0.17mmol)，冰浴下攪拌15min。逐滴加入三乙胺(1.37mL,10mmol)，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌10分鐘，然后撤去冰浴，讓其自然回升至室溫，攪拌4h后停止反應(yīng)，將反應(yīng)液倒入150mL冰水中，二氯甲烷萃取(40mL*3)，合并萃取液，先后用50mL飽和碳酸氫鈉溶液洗兩次，100mL水洗三次，所得有機(jī)相無(wú)水硫酸鈉干燥，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(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(5-氯-3-氟吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酮(1)黃色油狀液體0.22g，產(chǎn)率15.6％；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:1.67(d,J＝6.8Hz,3H,CHCH3),2.73～2.94(m,2H,NCH2CH2Ph),3.64～3.99(m,2H,NCH2CH2Ph),4.66～4.96(m,2H,NCH2Ph),5.01(q,J＝6.8Hz,1H,CHCH3),6.91～7.20(m,8H,PhH),7.48(dd,J＝8.8Hz,2.0Hz,1H,Py-H),7.85(d,J＝2.0Hz,1H,Py-H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ:17.87,29.52,44.98,46.82,74.91,115.77,122.39,124.82,125.00,126.51,128.38,128.96,132.72,133.73,140.13,145.63,146.93,148.27,151.19,154.61,170.03.
實(shí)施例2：(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(3-氯-5-三氟甲基吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酮(2)的制備
(R)-2-(4-羥基苯氧基)丙酸(3.00g)，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(100mL)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1,2,3,4-四氫異喹啉(0.44g)及催化量的DMAP，于攪拌下緩慢滴入三乙胺(1.37mL,10mmol)，攪拌反應(yīng)5h。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)柱層析純化得白色固體(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(3-氯-5-三氟甲基吡啶-2-氧基)苯氧基]丙酮(2)0.66g，m.p.47～48℃，產(chǎn)率41.90％。1H NMR:δ1.67(d,J＝6.8Hz,3H,CHCH3),2.73-2.94(m,2H,CH2CH2),3.64-4.01(m,2H,CH2),4.66-4.97(m,2H,CH2),5.03(q,J＝6.8Hz,1H,CHCH3),6.94-7.21(m,8H,Ph-H),7.96(s,1H,Py-H),8.24(s,1H,Py-H)；13C NMR:δ17.89,29.56,45.02,46.86,75.07,115.85,115.96,119.18,122.64,122.76,126.39,126.55,126.66,127.04,128.39,132.75,136.19,142.53,146.80,155.01,161.32,170.00.
實(shí)施例3：(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(4氰基-2-氟苯氧基)苯氧基]丙酮(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]丙酸灰色固體的(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(1.00g,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1,2,3,4-四氫異喹啉(0.44g,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3h到10h。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(wú)水硫酸鈉干燥，脫溶后經(jīng)硅膠色譜柱提純得黃色黏液的(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(4氰基-2-氟苯氧基)苯氧基]丙酮(3)1.08g，產(chǎn)率78.9％。1H NMR:δ1.68(d,J＝6.8Hz,3H,CHCH3),2.75～2.90(m,2H,Ph-CH2),3.78～4.02(m,2H,N-CH2),4.68～4.89(m,2H,Ph-CH2-N),5.05(q,J＝6.8Hz,1H,CHCH3),6.74～6.85(m,1H,PhH),6.88～7.00(m,4H,PhH),7.07～7.23(m,4H,PhH),7.29～7.33(m,1H,PhH),7.44(dd,J＝10.0Hz,2.0Hz,1H,PhH)；13C NMR:δ17.98,29.56,45.02,46.88,75.00,106.09,116.47,118.63,120.46,120.67,121.17,125.93,126.68,127.06,128.39,128.98,129.32,132.73,148.58,150.47,153.63,154.80,169.93.
實(shí)施例4:(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(6-氯-喹喔啉-2-氧基)苯氧基]丙酮(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,0.033mol)，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,0.02mol)，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(250mL)中，滴加稀鹽酸至pH＝4～5，過(guò)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)，1，2，3，4-四氫異喹啉(0.44g,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7h后倒入200mL冰水中，二氯甲烷萃取。將有機(jī)相水洗，加入無(wú)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＝2:1)得到0.50g淡黃色固體(R)-四氫異喹啉-2-基-2-[4-(6-氯-喹喔啉-2-氧基)苯氧基]丙酮(4)，產(chǎn)率33.06％，m.p.48-50℃，1H NMR:δ1.69(d,J＝6.8Hz,3H,CHCH3),2.74～2.95(m,2H,CH2),3.95～4.04(m,2H,N-CH2),4.70～4.98(m,2H,Ph-CH2-N),5.06(q,J＝6.8Hz,1H,CHCH3),6.95～7.00(m,2H,PhH),7.10～7.21(m,6H,Ph-H),7.56～7.69(m,2H,quinoxaline-H),8.04(d,J＝2.4Hz,1H,quinoxaline-H),8.65(s,1H,quinoxaline-H)；13C NMR:δ17.94,29.57,45.01,46.87,74.96,115.77,115.89,122.43,122.60,125.92,126.54,126.68,127.93,128.38,128.79,131.10,132.83,138.51,139.76,140.09,146.55,154.83,157.19,170.06.HRMS(ESI,posotive mode)：460.1412(M+H+)。
實(shí)施例5：除草活性評(píng)價(jià)
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(rùn)，置于溫室培養(yǎng)，待試材長(zhǎng)至所需葉齡進(jìn)行試驗(yàn)處理；(2)稱取適量本發(fā)明提供的四氫異喹啉-2-基芳氧基苯氧基烷基酮化合物，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(duì)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(zhǎng)至1葉1心期、雙子葉試材長(zhǎng)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(duì)照；(5)處理試材置于溫室培養(yǎng)；(6)處理15-25天后目測(cè)地上部生長(zhǎng)情況，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，按以下公式計(jì)算各化合物對(duì)雜草的防效：防效(％)＝100*(對(duì)照株高-處理株高)/對(duì)照株高；(7)根據(jù)防效進(jìn)行除草活性分級(jí)：A級(jí)防效＞90％，B級(jí)防效75～90％，C級(jí)防效50～75％，D級(jí)防效25～50％，E級(jí)防效＜25％。結(jié)果表明本發(fā)明化合物在5g/畝劑量下，所有化合物對(duì)單子葉雜草具有選擇性的除草活性，其中化合物1、4對(duì)單子葉雜草莖葉處理大都具有A級(jí)除草活性，化合物1對(duì)單子葉雜草土壤處理均具有A級(jí)除草活性，化合物2對(duì)單子葉雜草莖葉處理均具有B級(jí)活性，化合物3對(duì)單子葉雜草莖葉處理均具有C級(jí)活性，部分結(jié)果如下。