季銨鹽類化合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于除草劑領(lǐng)域。具體地說是一種季銨鹽類化合物及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于雜草種群的演替、變迀以及對化學(xué)農(nóng)藥抗藥性的產(chǎn)生和迅速發(fā)展，人們對生 態(tài)環(huán)境保護(hù)意識的不斷加強(qiáng)，對化學(xué)農(nóng)藥污染、農(nóng)藥對非靶標(biāo)生物影響的認(rèn)識以及在農(nóng)藥 生態(tài)環(huán)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(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、改進(jìn)完善耕作制度，并需要不斷發(fā) 明新型的和改進(jìn)的除草化合物和組合物。
[0003] 傳統(tǒng)農(nóng)藥在劑型選擇上以乳油、可濕性粉劑、粉劑和顆粒劑為主，在制劑加工時往 往需要加入大量有機(jī)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(chǎn)成本增加、環(huán)境污染等問題。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(jī)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(jù)這一特點(diǎn)，對農(nóng)藥分子進(jìn)行改造修飾，希望使得藥物分子具有良好生 物藥學(xué)特性，既能在細(xì)胞液中溶解也能穿過生物膜的脂質(zhì)層有效進(jìn)入內(nèi)部的細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)而 到達(dá)靶標(biāo)，最終發(fā)揮生物活性。
[0004] JP54088229報道了某些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(fā)明所涉及一種季銨鹽類化合物及其制備和除草活性未見公開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種季銨鹽類化合物及其應(yīng)用。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)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鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、 硝基、CN、Q-Q烷基或C 鹵代烷基；
[0014] R2選自C「C12烷基、C i-Cu鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、 硝基、CN、Q-Q烷基或C 鹵代烷基；
[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(jié)構(gòu)：

[0022] 本發(fā)明優(yōu)選的化合物結(jié)構(gòu)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鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、硝 基、CN、烷基或C 鹵代烷基；
[0026] R2選自C「C4烷基、C「C4鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、硝 基、CN、烷基或C 鹵代烷基；
[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(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的化合物結(jié)構(gòu)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(fā)明通式（I)化合物可由如下方法制備，反應(yīng)式中除另有注明的外其他各基團(tuán) 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(diǎn)之間反應(yīng)0. 5-48小時制得。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(huán)等。RJ有市售，如碘甲烷等。
[0044] 通式化合物II制備方法如下：

[0046] 通式化合物（IV)與酰鹵化試劑于適宜的溶劑，溫度為-10°C到適宜的溶劑沸點(diǎn)之 間反應(yīng)0. 5-48小時制得中間體酰氯V。適宜的酰鹵化試劑選自草酰氯、氯化亞砜、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(huán)等。
[0047] 中間體酰氯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(diǎn) 之間反應(yīng)0.5-48小時制得產(chǎn)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(huán)等。加入適宜的堿性物質(zhì)，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(yīng)有利。
[0048] 通式VI化合物有市售。
[0049] 通式化合物IV制備方法如下：

[0051] 通式化合物VII溶于適宜的溶劑中，并加入堿性水溶液，溫度為-10°C到適宜的溶 劑沸點(diǎn)之間反應(yīng)〇. 5-48小時，制得化合物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(huán)等；適宜的堿選自氫氧化鈉、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(gòu)體，其單一光學(xué)純R或S、或不同比例 的R、S混合物可由通式VII相應(yīng)的光學(xué)純或光學(xué)混合物為起始原料制得。通式I單一光學(xué) 純R或S化合物還可通過對通式I的光學(xué)混合物采用柱色譜、重結(jié)晶、手性物質(zhì)拆分等方法 分咼獲得。
[0053] 部分通式I化合物的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)見表1



[0059] 部分化合物的4 NMR(300MHz，CDC13, S )數(shù)據(jù)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)化合物用于制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(nóng)業(yè)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(zhì)或地點(diǎn)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(fā)明的通式I化合物具有除草活性，可用于農(nóng)業(yè)上防治多種雜草。如： 在苗后使用可有效控制雜草，本發(fā)明的季銨鹽類化合物具有優(yōu)異的除草能力。因此本發(fā)明 的技術(shù)方案還包括通式（I)化合物用于控制雜草的用途。
[0068] 本發(fā)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(nóng)業(yè)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(xué)純R或S化合物，也可以是兩種光學(xué)純化合物的混合 物。
[0069] 本發(fā)明的除草組合物可以多種制劑的形式施用。通常將本發(fā)明的化合物溶解或分 散于載體中配制成制劑以便作為除草劑使用時更易于分散。例如：這些化學(xué)制劑可被制成 可濕性粉劑或乳油等。因此，在這些組合物中，至少加入一種液體或固體載體，并且通常需 要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?br>[0070] 本發(fā)明還提供了防治雜草的實(shí)施方法，該方法包括將除草有效量的本發(fā)明的除草 組合物施于所述雜草或所述雜草生長的場所或其生長介質(zhì)的表面上。較為適宜有效劑量為 每公頃1克到1000克，優(yōu)選有效劑量為每公頃10克到500克。對于某些應(yīng)用，可在本發(fā)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(chǎn)生附加的優(yōu)點(diǎn)和效果。
[0071] 本發(fā)明的化合物既可以單獨(dú)使用也可以和其它已知的殺蟲劑、殺菌劑、植物生長 調(diào)節(jié)劑或肥料等一起混合使用。
[0072] 應(yīng)明確的是，在本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種變換和改動。
【具體實(shí)施方式】
[0073] 下列實(shí)施例和生測試驗(yàn)結(jié)果可用來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不意味著限制本發(fā)明。
[0074] 實(shí)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(yīng)瓶中加入（R)-2-[4_(6-氯-2-苯并噁唑氧基）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，然后升至室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)5-6h。薄層色譜監(jiān) 測反應(yīng)完畢后，向反應(yīng)液中加入100毫升乙酸乙酯萃取，分離。水相用濃鹽酸酸化，調(diào)節(jié)pH 值至1，有大量固體析出，過濾，干燥得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(yīng)瓶中加入中間體酸IV-1 (0. 5克，1. 48毫摩爾），氯化亞砜20毫升，加熱回 流反應(yīng)3h，冷卻，減壓蒸去過量的氯化亞砜，將所得到的酰氯用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）溶于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酰氯的二氯甲烷溶液，滴畢緩慢升至室溫，繼續(xù)攪拌反應(yīng)， 薄層色譜（乙酸乙酯：石油醚=1 : 1，加1% (V/V)三乙胺）監(jiān)測，待反應(yīng)完成后，減壓除 去溶劑，殘余物經(jīng)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(chǎn)的100~140目硅膠）得淡黃色液體（11-1)0. 41g，收率： 68. 3%〇
[0081] (3)產(chǎn)物（49)合成
[0082]

[0083] 向反應(yīng)瓶中加入中間體11-1 (0. 3克，1. 01毫摩爾）、5毫升乙醇，待樣品溶解后，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(yīng)大約30min， 出現(xiàn)白色固體，將反應(yīng)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制得。
[0085] 實(shí)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），氯化亞砜20毫 升，加熱回流反應(yīng)3h，冷卻，減壓蒸去過量的氯化亞砜，將所得到的酰氯用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）溶于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酰氯的二氯甲烷溶液，滴畢緩慢升至室溫，繼續(xù) 攪拌反應(yīng)，薄層色譜（乙酸乙酯：石油醚=1:1，加1% (V/V)三乙胺）監(jiān)測，待反應(yīng)完成后， 減壓蒸除溶劑，殘余物柱色譜（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(chǎn)的100~140目硅膠）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(jiān)測。 室溫攪拌，約10分鐘后溶液變渾濁，繼續(xù)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(shí)例
[0094] 實(shí)施例3 :除草活性的測定
[0095] 采用對作用機(jī)制敏感的盆栽法中的莖葉處理對本發(fā)明的化合物分別進(jìn)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）種子分別播于直徑為7cm的裝有營養(yǎng) 土的紙杯中，播后覆土 lcm，鎮(zhèn)壓、淋水后在溫室按常規(guī)方法培養(yǎng)。禾本科雜草長至2~3葉 期，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)劑量，在履帶式作物噴霧機(jī)（英國Engineer Research Ltd.設(shè)計(jì)生產(chǎn)）上 進(jìn)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(yàn)設(shè) 3次重復(fù)。試材處理后置于操作大廳，待藥液自然陰干后，放于溫室內(nèi)按常規(guī)方法管理，觀察 并記錄雜草對藥劑的反應(yīng)情況，處理后定期目測調(diào)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(dá)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(dá)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(shí)施例6)進(jìn)行了對稗草、金色狗尾草活性的平行比較試驗(yàn)，結(jié)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] 注："/"代表未測
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種季銨鹽類化合物，其特征在于：如通式I所示： 式中：η選自0-10 ; 札選自烷基、鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、硝基、 CN、烷基或C 鹵代烷基； R2選自烷基、鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、硝基、 CN、烷基或C 鹵代烷基； 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(jié)構(gòu)：2. 如權(quán)利要求1所述的化合物，其特征在于，通式I中： 式中： η選自1、2、3或4 ; 札選自CfC；烷基、CfQ鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、硝基、 CN、烷基或C 鹵代烷基； R2選自CfC；烷基、CfQ鹵代烷基或被如下至少一個取代基取代的苯基：鹵素、硝基、 CN、烷基或C 鹵代烷基； 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(quán)利要求2所述的化合物，其特征在于，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(quán)利要求1所述的通式（I)化合物用于制備控制雜草的除草劑。5. -種除草組合物，其特征在于：以權(quán)利要求1所述的通式（I)化合物作為活性組分 和其農(nóng)業(yè)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，其特征在于：向雜草或雜草的生長介質(zhì)或地點(diǎn)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(fā)明屬于除草劑領(lǐng)域。具體地說是一種季銨鹽類化合物及其應(yīng)用。所述化合物如通式(I)所示：式中各取代基團(tuán)的定義見說明書。通式化合物I具有優(yōu)異的除草活性，可用于防治雜草。
【IPC分類】C07C219/06, A01N43/76, C07D263/58, A01P13/00, A01N39/04
【公開號】CN105712946
【申請?zhí)枴緾N201410722388
【發(fā)明人】程學(xué)明, 梁爽, 崔東亮, 侯岳華, 馬宏娟, 劉鵬飛, 李斌
【申請人】沈陽中化農(nóng)藥化工研發(fā)有限公司