CN87100276A - 1，2-双基取代哌啶的制取方法及其在植物保护方面的应用 - Google Patents

1，2-双基取代哌啶的制取方法及其在植物保护方面的应用 Download PDF

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Abstract

化学通式I所表示的化合物1，2-双基取代哌啶具有优良的除草作用。在通式中，X＝氧或硫；R＝烷基，R1，R2＝氢、烷基或苯基，R3＝氢，(取代)烷基，(取代)苯基，或下列各式中的一个基团：
Y，X＝硫或氧；Z＝硫，氧或NR1；R4＝氢，(取代)烷基，(取代)苯基，(取代)萘基，或(取代)吡啶基，A＝(取代)苯基或(取代)萘基，m＝0，1，或2。

Description

含哌啶且具有除草作用的环状尿素化合物在“环境质量和安全的补充规定（农药）”（Environmental    uality    and    Safety    Suppl.（Pesticides），Bd.3    S696（1975）中已作了介绍，但这类化合物的除草作用并不显著。
本发明为通式Ⅰ所示的新的1，2-双取代哌啶。
Figure 87100276_IMG7
其中：
X为氧或硫
R为（C1-C4）烷基
R1，R2为互相独立的氢;（C1-C4）烷基;苯基或苄基，这两个基团可以用（C1-C4）烷基、囟素、CF3、NO2或CN进行单至三取代
R3为氢;（C1-C4）烷基，该烷基可以不被取代也可以被以下基团进行单至三取代，它们是：囟素、（C3-C6）环烷基、（C3-C4）链炔基、（C1-C4）烷氧基-（C1-C4）-烷基或（C1-C4）烷氧基羰基-（C1-C4）烷基;苯基或苄基，该两基团可以不被取代，也可以被以下基团进行单至三取代，它们是：囟素、（C1-C4）烷基、NO2、CF3、（C1-C4）烷氧基或（C1-C4）烷氧基羰基;或者是下列各式中的一个基团：
Figure 87100276_IMG8
Y为氧或硫
Z为氧，硫或-NR1，
R4为氢;（C1-C8）烷基，该烷基可不被取代，也可以三处被囟素取代，苯基或苄基可以不被取代，也可以在芳环上三处被以下基团取代：囟素，（C1-C4）烷基，（C1-C4）烷氧基，（C1-C4）烷氧基羰基，NO2，CF3或CN。
m为0，1或2
n为1或2
A为苯基或萘基，该两基团可以不被取代，也可以有一处或四处被以下基团取代，它们是：囟素，（C1-C4）烷基，（C1-C4）囟代烷基，（C1-C4）烷氧基，（C1-C4）囟代烷氧基，（C3-C6）环烷氧基，（C2-C4）链烯氧基，（C2-C4）囟代链烯氧基，（C5-C6）环链烯氧基，（C3-C4）链炔氧基，（C3-C4）囟代链炔氧基，（C1-C4）烷氧基（C1-C4）-烷氧基，（C1-C4）烷氧基羰基，（C1-C4）烷氧基羰基（C1-C4）烷氧基，（C1-C4）烷氧基羰基-（C1-C4）烷氧基羰基，（C1-C4）硫代烷基，（C1-C4）-烷基亚磺酰基，（C1-C4）烷基磺酰基，（C1-C4）烷氧基羰基（C1-C4）硫代烷基，苯氧基，苄氧基，苯氧基甲基（以上列出的最后三个基团，在苯环中可以被囟素，CF3或（C1-C4）烷基进行单或双取代），NO2，
，也可以有一处至三处被以下基团取代，它们是：囟素，（C1-C4）烷基，NO2，CF3或-（C1-C4）烷氧基。
在优先选用的化合物中，R＝（C1-C4）-烷基，R1，R2为互相独立的氢，（C1-C4）烷基
Figure 87100276_IMG9
R4为（C1-C4）烷基，苯基（苯基可以不被取代，也可以被囟素，（C1-C4）烷基或CF3进行单或双取代。
A为苯基，它可以一处至三处被以下基团取代，它们是：囟素，（C1-C4）烷氧基，（C1-C4）囟代烷氧基，（C1-C4）硫代烷基，（C1-C4）烷基磺酰基，炔丙氧基，（C1-C4）烷氧基羰基或（C1-C4）烷氧基羰基-（C1-C4）烷氧基。
m为0或1
特别适用的是符合式Ⅰ的化合物，式中R＝（C1-C4）烷基;R1，R2＝H或（C1-C4）烷基;R3＝H，（C1-C4）烷基或-CO（C1-C4烷基）;A＝苯基，该苯基可以在一处至三处被F，Cl，Br，（C1-C4）烷氧基，（C1-C4）烷氧基羰基-（C-C）烷氧基或炔丙氧基取代，这些基团主要在苯基的2，4，5位上。
囟代烷基，囟代烷氧基，囟代链烯基或囟代链炔基等名称分别表示烷基，烷氧基，链烯基，或链炔基，这些基团有一处至多处地被囟素取代，尤其是被F，Cl，Br取代。举例说囟代烷基可以理解为CF3，C2F5，CF2Cl，CF2CHF2，CH2CF3，CF2CHFCl，CF2CHFCF3或CF2CHFBr。囟代烷氧基包括，例如OCF3，OCF2CHF2，OCF2CHFCl，OCF2CHCl2，CF2CHFBr或OCF2-CHF-CF3。
在符合通式Ⅰ的化合物的哌啶环中有一至若干个不对称中心，因此化合物可以纯的旋光异构体、非对映体或它们的混合物形式存在，通式Ⅰ包含了这些异构体或异构体混合物。
本发明的另一个内容为制取通式Ⅰ化合物的方法，该法特点为：
a），将符合通式Ⅱ的一种化合物与符合通式Ⅲ的一种哌啶衍生物反应
Figure 87100276_IMG10
b），或用符合通式Ⅳ的胺与符合通式Ⅴ的一种化合物在有碱存在的情况下反应，并将由a）或b）反应得到的符合通式Ⅰ的化合物（化合物中R可
Figure 87100276_IMG11
以是氢）进行邻位烷基化或邻位酰基化。
方法a）是在有机溶剂中进行的，可采用的有机溶剂有诸如醚、四氢呋喃、甲苯、丙酮、乙腈、二氯甲烷或氯仿。方法b）用的碱可以是无机碱，如碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐;或有机碱，像有机胺，比如吡啶或三乙胺。该反应也是在惰性有机溶剂中，在一定反应条件下进行的。
符合通式Ⅱ的异氰酸酯，异硫氰酸酯以及符合通式Ⅳ的胺都是通常熟悉的，或者专业人员可按通常方法制取的（见Houben    Weyl，Melhoden    der    Organischen    Chemie，Bd.Ⅷ    S.120，Georg    Thime    Verlag，Stuttgart;Houben    Weyl，Band    Ⅸ    S875，869）。符合通式Ⅲ的哌啶和符合通式Ⅴ的氨基甲酰氯有的熟悉，或者可以从2-羟烷基哌啶按照通常的合成方法制取（参见    J.Am.Chen.Soc.77（1955），29，J.Am.Chem.Soc    69（1947），3039，J.Am.Chem.Soc.61（1939），638s    Soc.1949，2095）。
符合通式Ⅰ的化合物（其中R3＝H按照专业人员常用的方法进行烷基化或酰基化（可参见Organikum，第15版，第253，505页VEBVerlag，Berlin）。
符合本发明通式Ⅰ的化合物对于危害经济的主要单子叶和双子叶植物有良好的广谱除治效果，对于由根基及其它由持久性组织萌发的很难除治的多年生杂草也有良好的除治作用，在下种前，芽前及芽后皆可施用。
符合本发明的化合物在芽前施于地表，可以阻止杂草出芽或长到生长子叶阶段时便停止生长，并在3-5个星期内枯死。芽后施用是将有效物质施在草的绿色部分，施后很快就停止生长，杂草植株停滞在施用有效物质时的生长阶段或经过一定或长或短的时间后枯死。因此，采用该法，通过施用符合本发明的化合物，能及早并持久地消除不利于作物的杂草危害。
符合本发明的化合物对单子叶和双子叶杂草虽有良好的除草效果，但对于主要的经济作物，例如小麦，大麦，黑麦，水稻，玉米，甜菜，棉花和大豆却只轻微不利或根本无害。因此，这些化合物很适合用于选择性灭除生长在农作物中间的杂草。
此外，符合本发明的化合物还具有调节作物生长的特性，它可以有调节地影响作物自身的代谢，而且还可以使用它们引起作物失水、脱离、以及生长延缓、从而易于收获。此外还可以控制和抑制作物的生长，并且不使作物至死，对于许多单子叶和双子叶作物来说，抑制生长很有必要，可以缩短乃至不需要贮放过程。
符合本发明的化合物可以采用通常的制备方法制成喷粉剂、乳剂、喷洒溶液、粉剂、可湿剂、分散剂、颗粒剂或微粒剂使用。
喷粉剂为在水中均匀分散的制剂，它除了有效成份外，还可以含有稀释剂或惰性填料。此外，还含有湿润剂，如聚乙氧基烷基苯酚，聚乙氧基脂肪醇，烷基磺酚酯或烷基苯基磺酸酯;还含分散剂，如木素磺酸钠，或2，2-二萘基甲烷-6，6′-二磺酸钠，二丁基萘磺酸钠，油酰甲基氨基乙基磺酸钠。制剂系采用通常方法制取，如将各组份研磨并混合。
乳剂可以这种制取：将有效物质溶入非活性有机溶剂，如丁醇、环己烷、二甲基甲酰胺、混合二甲苯，或者高沸点的芳族化物或碳氢化物，并且加入一种或多种乳化剂。若有效成份为液体，溶剂可以少加或不加。可以采用的乳化剂，例如有烷基芳基磺酸钙盐，其中有十二烷基苯磺酸钙;或非离子型乳化剂，如脂肪酸聚乙二醇酯、烷基-芳基聚乙二醇醚、脂肪醇聚乙二醇醚、环氧丙烷-环氧乙烷缩合物、脂肪醇-环氧丙烷-环氧乙烷-缩合物、烷基聚乙二醇醚、山梨醇脂肪酸酯、聚乙氧基山梨醇脂肪酸酯或聚乙氧基山梨醇酯。
粉剂可以用有效成份与高度分散固体物质如滑石，天然粘土如高嶺土、澎润土、叶蜡石或硅藻土，一起研磨制得。
颗粒剂可以用将有效成份喷洒在有吸附性能的粒状介质上的方法制得;也可以将浓缩有效物借助粘合剂，如聚乙烯醇、聚丙烯酸钠或矿物油，附着在砂粒、高土或粒状介质等载体上;也可以将适宜的有效成份用通常制造颗状肥料的方法，根据需要与肥料混合造粒。
喷粉剂的有效成份浓度约为10-90%（重量计），采用制剂组份调至100%。可乳化的浓度物，其有效成份浓度可为5-80%（重量计）。粉状制剂含有有效成份大都在5-20%（重量计）。喷洒溶液有效成份为2-20%（重量计）。颗粒剂的有效成份含量，部分取决于有效物质为液态还是固态，以及采用何种造粒助剂和填料等。
此外，上述有效成份制剂中往往还含有通常用的胶粘剂、润湿剂、分散剂、乳化剂、渗透剂、溶剂、填料或载体。
一般商品形式的高浓度制剂在使用时按通常方法进行稀释，例如，在使用喷粉剂、乳剂、易分散高浓度制剂以及某些微粒剂时，可以用水稀释。粉状和颗粒状制剂以及喷洒溶液，在使用前一般不再另外加非活性填料进行稀释。
施用量因外界条件（如温度和湿度）的变化而改变，用量可以在大幅度内波动，如0.005-10.0公斤/公倾（有效成份），或者使用更多的活性物质，但主要在0.01-5公斤有效成份/公顷之间。
有时还可以与其它有效物质如杀虫剂、杀螨剂、除草剂、肥料、生长调节剂或杀菌剂相混合或混合制备。
现通过以下各例对本发明作进一步阐明
制剂举例
A.制备粉剂系将及以重量计10份有效成份和90份滑石或非活性物质混合，在锤磨机中研磨而成。
B.制备在水中易分散和润湿的粉剂系将按重量计25份有效成份，64份含有高岭土的石英作为非活性填料，10份木素磺酸钾和1份油酰甲基氨基乙磺酸钠作为润湿分散剂混合起来，在棒磨机制成。
C.制备在水中易分散的浓分散剂系将按重量计20份有效成份与6份烷基酚聚乙二醇醚即（Triton    X207）＊，3份异十三烷醇聚乙二醇醚即（8Aeo）＊和71份石蜡烃矿物油（沸点范围为约25＊377℃）混合，在球磨机中研磨至细度5μ以下。
D.乳剂系由按重量计15份有效成份，75份环己酮作溶剂和10份乙氧基壬基基酚（即    10    Aeo）＊作乳化剂制成。
化学物质举例
例1.
1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-氨基甲酰基]-2-羟基甲基-哌啶
将10.1克（0.05摩尔）4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基异氰酸酯溶解在50毫升甲苯中，并在室温下滴加5.8克（0.05摩尔）溶于20毫升甲苯的2-羟甲基-哌啶，在20-25℃下搅拌2小时，用冰浴冷却，将析离出来的沉淀物吸滤出来，干燥后获得12.6克（79℃的原物）1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-氨基甲酰基]-2-羟甲基-哌啶。该化合物为无色结晶，熔点176-179℃。
例2.
2-羟甲基-1-｛N-[3-甲基-4-（1，1，2，2，-四氟乙氧基）苯基]-氨基甲酰基｝-哌啶
将11.5克（0.10摩尔）2-羟甲基哌啶溶于100毫升***中，并在20℃下滴加24.9克（0.10摩尔）溶于70毫升***中的3-甲基-4-（1，1，2，2-四氟乙氧基）-苯基异氰酸酯，在20℃下搅拌2小时，在冰浴下冷却，将析出的沉淀吸滤出来，干燥后获得32.1克（88%的原药）2-羟甲基-1-｛N-（3-甲基-4-（1，1，2，2-四氟乙氧基）-苯基｝-氨基甲酰基｝-哌啶，该化合物为无色结晶，熔点122-126℃。
例3
1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-硫代氨基甲酰基2-羟甲基哌啶
将11.5克（0.10摩尔）2-羟甲基哌啶溶于100毫升***中，并在常温下滴加21.8克（0.10摩尔）4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基-异硫氰酸酯，在30℃下搅拌2小时，水洗两次，每次用水100毫升。用硫酸钠进行干燥，将溶剂去除，获得32.6克（98%的原药）1-[N-（4-氯-2-氟-3-甲氧基-苯基）-硫代氨基甲酰基]-2-羟甲基-哌啶。该化合物有浅黄色粘滞油状物。
例4.
2-（N-甲基-甲氨酰甲氧基）-1-｛N-[3-甲基-4-（1，1，2，2-四氟乙氧基）-苯基]氨基甲酰基｝-哌啶
将18.2克（0.05摩尔）例2中的2-羟甲基-1-｛N-[3-甲基-4-（1，1，2，2-四氟乙氧基）-苯基]-氨基甲酰基｝-哌啶溶入100毫升乙腈中，并在20℃下滴加3.4克（0.06摩尔）甲基异氰酸酯，再加入50毫克重氮双环[2，2，2]壬烷，在20℃下搅拌1小时，再在50℃下搅拌4小时，将溶剂蒸出，剩余的树脂状物质与醚/己烷（1∶1）混合物一起研磨，将结晶状态沉淀吸滤出来，使其干燥，制得18.5克（88%原药）2-（N-甲基-甲氨酰甲氧基）-1-｛N-[3-甲基-4-（1，1，2，2-四氟乙氧基）-苯基]-氨基甲基酰基｝-哌啶。该化合物为无色结晶，熔点128-132℃
例5.
1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-氨基甲酰基]-2-三甲基乙酰氧基-甲基哌啶
将15.9克（0.05摩尔）1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-氨基甲酰基]-2-羟甲基哌啶（见例1）和4.7克（0.06摩尔）吡啶溶入200毫升甲苯中，并在20℃下滴加6.0克（0.05摩尔）三甲基乙酰基氯，在50℃下搅拌3小时，水洗两次每次用水100毫升，然后用硫酸钠脱除甲苯相中的水，使之干燥。溶剂脱除后获得18.4克（92%的原药1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-氨基甲酰基]-2-三甲基乙酰氧基甲基-哌啶。该化合物为无色粘滞油状物。
例6
1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-氨基甲酰基]-2-乙氧羰基羟基甲基-哌啶。
将15.9克（0.05摩尔）1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧苯基）-氨基甲酰基]-2-羟甲基-哌啶（例1）和6.0克（0.06摩尔）三乙胺溶入150毫升甲苯中，并在20℃下滴加5.4克（0.05摩尔）氯甲酸乙酯，在40℃下搅拌2小时，水洗两次，每次用水50毫升，然后用硫酸钠脱除甲苯中的水，使之干燥。溶剂脱除后，获得19.0克（97%的原药）1-[N-（4-氯-2-氟-5-甲氧基-苯基）-氨基甲酰基]-2-乙氧羰基羟甲基-哌啶。该化合物为黄色粘滞油状物。
采用例1-6的类似方法制得下列表1中的化合物。
Figure 87100276_IMG12
Figure 87100276_IMG13
Figure 87100276_IMG14
Figure 87100276_IMG15
Figure 87100276_IMG16
Figure 87100276_IMG17
生物学举例
采用0-5级量值为标准，衡量除草效果和对作物无害的程度：
0＝无效果，即无除草作用
1＝除草效果为0-20%
2＝除草效果为20-40%
3＝除草效果为60-100%
4＝除草效果为60-80%
5＝除草效果为80-100%
1.芽前除草作用
将单子叶或双子叶杂草的种子或根茎置入塑料钵中（ψ＝9cm），钵中放有沙质粘土，将种子用土覆盖。由符合本发明的化合物制得的可湿性粉剂或乳油加水制成悬浮剂或乳剂（加水量按每公顷600-800升换算），按照不同剂量施于覆盖土表面，然后将钵置于温室，保持适于杂草生长的良好条件（23±1℃空气相对湿度60-80%）。
在发芽后3-4个星期将试验植物与对照植物作对比，作出具体评价。如表2的评价数据所示，符合本发明的化合物对于杂草和害草有良好的广谱芽前灭除效果
表2    芽前除草效果
化合物    剂量    除草效果
例号    公斤有效成份/公顷    欧白芥    珍珠菊    稗草    多花黑麦草
1    2.5    5    5    5    5
3    2.5    5    5    5    5
5    2.5    5    5    5    5
66    2.5    5    5    5    5
47    2.5    5    5    5    5
49    2.5    5    5    4    5
5    2.5    5    5    4    4
2.芽后除草效果
将单子叶或双子叶杂草的种子或根茎置入装有沙质粘土的塑料钵中（ψ＝9cm），种子用土覆盖，将钵放入温室，使之在良好的生长条件下生长。出芽后三个星期，植株达到三个叶时对其进行处理。
向符合本发明的化合物制备的喷粉剂或乳油中加水（加水量按600立升/公顷换算），按不同剂量向绿色植株上喷洒，试验植株在温室里最佳条件下（温度23±1℃，相对温度60-80%）放置约3-4个星期后，与未处理的对照植物比较进行具体评价。
符合本发明的化合物对有重要经济影响的杂草害草，在芽后阶有也有广谱除草效果（见表3）。
表3    芽后除草效果
化合物    剂量    除草效果
例号    公斤有效成份/公顷    欧白芥    稗草    多花黑麦草
1    2.5    4    4    5
3    2.5    4    4    3
5    2.5    5    3    5
66    2.5    3    4    5
47    2.5    5    -    5
49    2.5    4    -    3
专利要求（针对于奥地利、希腊、民主德国、中国、巴西、TW、葡萄牙、匈牙利）

Claims (5)

1、本专利为符合通式Ⅰ的化合物的制备方法，式中
Figure 87100276_IMG2
X为氧或硫
R为(C1-C4)烷基
R1，R2为互相独立的氢；(C1-C4)烷基；苯基或苄基，这两个基团可有一至三处用(C1-C4)烷基、囟素、CF3、NO2或CN取代。
R3为氢；(C1-C4)烷基，该烷基可以不被取代或也可以有一至三处被以下基团取代；它们是：卤素、(C3-C6)环烷基、(C3-C4)链烯基、(C5-C6)环烯基、(C3-C4)、链炔基、(C1-C4)烷氧基-(C1-C4)烷基或(C1-C4)烷氧基羰基-(C1-C4)-烷基；苯基或苄基，该两基团可以不被取代，也可以有一至三处被以下基团取代，它们是：囟素、(C1-C4)烷基、NO2、CF3、(C1-C4)烷氧基或(C1-C4)烷氧基羰基；或者是下列各式中的一个基团：
Figure 87100276_IMG3
Y为氧或硫
Z为氧、硫或-NR1
R4为氢；(C1-C8)烷基，该烷基可不被取代，也可以一至三处被囟素取代，苯基或苄基，可以不被取代，也可以在芳环上一至三处被以下基团取代；卤素、(C1-C4)烷基。(C1-C4)烷氧基、(C1-C4)烷氧基羰基、NO2、CF3或CN。
m为0，1或2
n为1或2
A为苯基或苄基，该两基团可以不被取代，也可以有一至四处被以下基团取代，它们是：囟素、(C1-C4)烷基、(C1-C4)囟代烷基、(C1-C4)烷氧基、(C1-C4)囟代烷氧基、(C3-C6)环烷氧基、(C2-C4)链烯氧基、(C2-C4)囟代链烯氧基、(C5-C6)环烯氧基、(C3-C4)链炔氧基、(C3-C4)囟代链炔氧基、(C1-C4)烷氧基(C1-C4)-烷氧基、(C1-C4)烷氧基羰基、(C1-C4)烷氧基羰基(C1-C4)烷氧基、(C1-C4)烷氧基羰基-(C1-C4)烷氧基羰基、(C1-C4)硫代烷基、(C1-C4)-烷基亚磺酰基、(C1-C4)烷基磺酰基、(C1-C4)烷氧基羰基(C1-C4)硫代烷基、苯氧基、苄氧基、苯氧基甲基(以上所列的最后三个基团在苯环中可以用囟素、CF3或(C1-C4)烷基进行单或双取代)、NO2、CF3、CN，或吡啶基，吡啶基可以不被取代，也可以有一处至三处被以下基团取代、卤素、(C1-C4)烷基、NO2、CF3或(C1-C4)-烷氧基、本法的特点为：
a)符合通式Ⅱ的一种化合物与符合通式Ⅲ的一种哌啶衍生物反应
Figure 87100276_IMG4
b)或用符合通式Ⅳ的胺与符合通式Ⅴ的一种化合物在有碱存在的情况下反应，并将由a)或b)反应得到的符合通式Ⅰ的化合物(化合物中R3可以
Figure 87100276_IMG5
是氢)进行邻位烷基化或邻位酰基化。
2、按照权利要求Ⅰ的方法在通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ中，
R1，和R2为互相独立的氢、（C1-C4）烷基
Figure 87100276_IMG6
R4为（C1-C4）烷基、苯基，苯基可以不被取代，或至多有两处可以被囟素、（C1-C4）烷基或CF3取代。
A为苯基，它可有一处至三处被以下基团取代，它们是：卤素、（C1-C4）烷氧基、（C1-C4）卤代烷氧基、（C1-C4）硫代烷基、（C1-C4）烷基磺酰基、炔丙氧基、（C1-C4）烷氧基羰基或（C1-C4）烷氧基羰基（C1-C4）-烷氧基。m为0或1
3、除治杂草方法的特点是，将有效剂量的符合权利要求1或2中化学通式Ⅰ所表示的化合物施用在需除草的地表面或施在所针对的杂草上。
4、该除草剂的特点为，它含有符合权利要求1或2中化学通式Ⅰ的化合物
5、符合权利要求1或2中通式Ⅰ的化合物被用作除草剂。
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