專利名稱：一類2－取代苯并噻唑－1,2,4－三唑啉酮衍生物的合成及除草活性的制作方法
技術領域：
本發明涉及一類2-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物的合成及除草活性。
背景技術：
近十年來，以原卟啉原氧化酶(Protox)為作用靶標的除草劑專利呈上升趨勢。Protox抑制劑抑制葉綠素合成中從原卟啉原IX至原卟啉IX反應過程中起催化作用的原卟啉原氧化酶，引起原卟啉IX在細胞質內的大量積累并在光和氧的作用下產生單態氧，作用于細胞膜脂，從而導致細胞膜結構的解離，細胞內源物的滲漏，最終導致細胞的死亡。
1，2，4-三唑啉酮類衍生物具有廣泛的除草活性，它屬于原卟啉原氧化酶抑制劑，因而受到各大農藥公司和科研機構的關注。近年來在國際上申請了很多相關專利，并且出現了幾個商品化品種，如FMC公司開發的磺酰三唑酮(sulfentrazone)和三唑酮草酯(carfentrazon-ethyl)，杜邦公司開發的唑啶草酮(azafenidin)等。苯并噻唑類衍生物具有廣泛的生物活性，如殺蟲、除草、殺菌、肖炎、抗腫瘤等。本發明利用活性亞結構拼接的方法，把具有生物活性的苯并噻唑基團拼接在三唑啉酮上，采用類同合成法對三唑啉酮結構進行修飾，設計、合成了一類新型的三唑啉酮衍生物。
發明內容
本發明的目的在于探索除草活性較好的化合物，提供一類具有除草活性的新型2-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物及其制備方法。
本發明提出的一類三唑啉酮衍生物，其結構通式如下I 式中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代芐基或取代的芳雜環亞甲基R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
以通式I表示的三唑啉酮衍生物依據n的不同而分為以下兩種，當n等于0時，通式I表示的I-1化合物，n等于1或2時，通式I表示的I-2化合物，
式I-1和I-2中，X、R1、R2和R3的定義與通式I中的定義相同。
以通式I表示的三唑啉酮衍生物的制備依據n的不同而分為以下兩種方法方法A通式I表示的I-1化合物的制備方法是使通式II與通式III所表示的化合物進行反應， 式II、III和I-1中，X表示F、Cl或Br；Y表示Cl或Br；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代芐基或取代的芳雜環亞甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
上述反應中，2-巰基苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮，鹵代烷基、α-鹵代羧酸酯、酰鹵、取代芐基鹵或鹵甲基芳雜環，氫氧化鈉反應的物質的量的比為1∶1.1∶1.2，反應采用水和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液為溶劑，水和N，N-二甲基甲酰胺的體積比為5∶1，反應溫度為25℃，反應時間為2～6小時，即可獲得很好的收率。
方法B通式I表示的I-2化合物的制備方法是使通式I-1所表示的化合物與間氯過氧苯甲酸(MCPBA)進行氧化反應， 式I-1、I-2中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代芐基或取代的芳雜環亞甲基；
R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
上述化合物I-2的制備中，三唑啉酮的苯并噻唑硫醚與間氯過氧苯甲酸反應的物質的量的比為1∶1或1∶2，反應溶劑采用二氯甲烷，反應溫度為0～25℃，反應時間為2～4小時，即可獲得很好的收率。三唑啉酮的苯并噻唑硫醚與間氯過氧苯甲酸反應的物質的量的比為1∶1時，得n等于1的化合物；三唑啉酮的苯并噻唑硫醚與間氯過氧苯甲酸反應的物質的量的比為1∶2時，得n等于2的化合物。
通式II表示的化合物是制備通式I表示的三唑啉酮衍生物的中間原料。通式II表示的化合物的制備方法是使通式IV所表示的化合物在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中與乙基黃原酸鉀進行反應， 式II、IV中，X表示F、Cl、Br；Z表示F、Cl、Br；R2表示甲基、二氟甲基；R3表示甲基、三氟甲基。
上述化合物II的制備中，2，4-二鹵代-5-氨基苯基-1，2，4-三唑啉酮與乙基黃原酸鉀的物質的量的比為1∶2，反應采用N，N-二甲基甲酰胺為溶劑，反應溫度為140℃，反應時間為5～7小時，即可獲得較好的收率。
本發明提供的式I化合物對稗草、馬唐、狗尾草、芥菜、反枝莧和小藜具有顯著的除草活性，因而可作為除草劑的有效成分。
具體實施例方式下面通過實施實例來具體地說明本發明的化合物的制備方法。
實施例1 的制備將0.01摩爾的2-(2，4-二氯-5-胺基苯基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，攪拌至澄清，然后分兩次加入0.02摩爾乙基黃原酸鉀，在140℃回流反應5小時，冷卻，加入到100毫升冰水中，用6當量鹽酸中和，析出大量固體，抽濾，得白色固體，收率68％，m.p.201～203℃。
元素分析計算值 C％ 37.88 H％ 2.02 N％ 16.06實測值 C％ 37.57 H％ 1.96 N％ 16.301H NMR(δ/ppm)2.515(s，3H，CH3)，6.962-7.252(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.263-7.535(m，2H，ArH)，11.033(s，1H，SH)；MS(m/z)354.1(M+，100)，355.8(M+2，25.16)，291.5(48.58)，172.2(35.66)，145.8(58.61)，124.7(57.77)，89.2(55.89)。
實施例2 的制備將0.01摩爾的2-(2-氟-4-溴-5-胺基苯基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，攪拌至澄清，然后分兩次加入0.02摩爾乙基黃原酸鉀，在140℃回流反應5小時，冷卻，加入到100毫升冰水中，用6當量鹽酸中和，析出大量固體，抽濾，得白色固體，收率73％，m.p.248～250℃。
元素分析計算值 C％ 39.76 H％ 2.12 N％ 16.86實測值 C％ 39.56 H％ 2.16 N％ 17.001H NMR(δ/ppm)2.508(s，3H，CH3)，4.581(s，2H，CH2)，7.377-7.662(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.442-7.912(m，2H，ArH)，13.990(s，1H，SH)。
實施例3 的制備將0.01摩爾的2-(2-溴-4-氟-5-胺基苯基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，攪拌至澄清，然后分兩次加入0.02摩爾乙基黃原酸鉀，在140℃回流反應7小時，冷卻，加入到100毫升冰水中，用6當量鹽酸中和，析出大量固體，抽濾，得白色固體，收率48％，m.p.254～256℃。
元素分析計算值 C％ 33.60 H％ 1.79 N％ 14.25實測值 C％ 33.94 H％ 2.11 N％ 13.921H NMR(δ/ppm)2.527(s，3H，CH3)，6.972-7.262(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.152(s，1H，5-ArH)，7.691(s，1H，2-ArH)，11.045(s，1H，SH)。
實施例4
的制備將0.01摩爾的2-(2-氟-4-溴-5-胺基苯基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，攪拌至澄清，然后分兩次加入0.02摩爾乙基黃原酸鉀，在140℃回流反應6小時，冷卻，加入到100毫升冰水中，用6當量鹽酸中和，析出大量固體，抽濾，得白色固體，收率75％，m.p.299～301℃。
元素分析計算值 C％ 44.58 H％ 3.03 N％ 18.91實測值 C％ 44.62 H％ 2.83 N％ 18.671H NMR(δ/ppm)2.357(s，3H，CH3)，3.400(s，3H，NCH3)，7.301-7.470(m，2H，Ar)，11.215(s，1H，SH)。
實施例5 的制備將0.001摩爾的2-(6-氯-2-巰基苯并噻唑-5-基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到0.0012摩爾氫氧化鈉的水(5毫升)溶液中，攪拌至澄清，滴加0.0011摩爾α-溴乙酸乙酯的N，N-二甲基甲酰胺(1毫升)溶液，室溫攪拌反應6小時，加水10毫升，抽濾，得白色固體，收率69％，m.p.86～87℃。
元素分析計算值 C％ 41.43 H％ 3.01 N％ 12.88實測值 C％ 41.25 H％ 2.89 N％ 12.741H NMR(δ/ppm)1.274-1.310(t，3H，CH3，J＝7.2Hz)，2.501(s，3H，CH3)，4.161(s，2H，CH2)，4.218-4.272(q，2H，CH2，J＝7.2Hz)，6.936-7.227(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.905(s，2H，ArH)實施例6 的制備將0.001摩爾的2-(6-氟-2-巰基苯并噻唑-5-基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到0.0012摩爾氫氧化鈉的水(5毫升)溶液中，攪拌至澄清，滴加0.0011摩爾α-溴乙酸乙酯的N，N-二甲基甲酰胺(1毫升)溶液，室溫攪拌反應6小時，加水10毫升，抽濾，得白色固體，收率84％，m.p.91～93℃。
元素分析計算值 C％ 43.06 H％ 3.13 N％ 13.39實測值 C％ 43.10 H％ 3.19 N％ 13.381H NMR(δ/ppm)1.065-1.101(t，3H，CH3，J＝7.2Hz)，1.831-1.886(m，2H，CH2)，2.497(s，3H，CH3)，3.308-3.345(t，2H，CH2，J＝7.2Hz)，6.937-7.228(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.584-7.946(m，2H，ArH)。
實施例7 的制備將0.001摩爾的2-(6-氟-2-芐硫基苯并噻唑-5-基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，攪拌10分鐘，再一次性加入0.001摩爾MCPBA(間氯過氧苯甲酸)，室溫反應2小時，傾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，無水硫酸鈉干燥，減壓脫去溶劑，得白色固體，收率91％，m.p.162～164℃。
元素分析計算值 C％ 53.72 H％ 3.76 N％ 13.92實測值 C％ 53.47 H％ 3.53 N％ 13.571H NMR(δ/ppm)2.365(s，3H，CH3)，3.366(s，3H，NCH3)，4.313-4.539(m，2H，CH2，J＝13.2Hz)，7.101-7.319(m，5H，ArH)，7.740-7.762(d，1H，ArH，J＝8.8Hz)，8.225-8.241(d，1H，ArH，J＝6.4Hz)。
實施例8 的制備將0.001摩爾的2-(6-氟-2-甲硫基苯并噻唑-5-基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，攪拌10分鐘，再-次性加入0.001摩爾MCPBA(間氯過氧苯甲酸)，室溫反應2小時，傾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，無水硫酸鈉干燥，減壓脫去溶劑，得白色固體，收率93％，m.p.199～201℃。
元素分析計算值 C％ 44.16 H％ 3.40 N％ 17.17實測值 C％ 44.06 H％ 3.06 N％ 16.821H NMR(δ/ppm)2.351(s，3H，CH3)，3.090(s，3H，SCH3)，3.353(s，3H，NCH3)，7.838-7.861(d，1H，ArH，J＝9.2Hz)，8.204-8.222(d，1H，ArH，J＝7.2Hz)
實施例9 的制備將0.001摩爾的2-(6-氯-2-(2-氯芐硫基苯并噻唑)-5-基))-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，攪拌10分鐘，再一次性加入0.002摩爾MCPBA(間氯過氧苯甲酸)，室溫反應4小時，傾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，無水硫酸鈉干燥，減壓脫去溶劑，得白色固體，收率90％，m.p.196～198℃。
元素分析計算值 C％ 42.87 H％ 2.39 N％ 11.09實測值 C％ 42.53 H％ 2.43 N％ 10.821H NMR(δ/ppm)2.534(s，3H，CH3)，4.985(s，2H，CH2)，6.959-7.250(t，1H，CHF2)，7.267-7.413(m，4H，ArH)，8.146-8.330(d，2H，ArH)。
實施例10 的制備將0.001摩爾的2-(6-氟-2-正丙硫基苯并噻唑)-5-基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，攪拌10分鐘，再一次性加入0.002摩爾MCPBA(間氯過氧苯甲酸)，室溫反應4小時，傾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，無水硫酸鈉干燥，減壓脫去溶劑，得白色固體，收率95％，m.p.196～198℃。
元素分析計算值 C％ 45.39 H％ 4.08 N％ 15.13實測值 C％ 45.44 H％ 3.93 N％ 14.911H NMR(δ/ppm)1.062-1.100(s，3H，CH2CH3)，1.879-1.937(s，2H，CH2CH3)，2.357(s，3H，CH3)，3.357(s，3H，NCH3)，3.475-3.515(m，2H，SCH2)，7.839-7.862(d，1H，ArH，J＝9.2Hz)，8.366-8.383(d，1H，ArH，J＝6.8)。
采用上述類似方法同樣可以制備其它的化合物。表1中所列的為本發明合成的部分化合物。
表1中省略符號的含義如下
表12-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物
從下面的除草活性試驗可以看出，本發明的式I化合物對稗草、馬唐、狗尾草、芥菜、反枝莧和小藜具有顯著的除草活性。
實施例11除草活性試驗(溫室盆栽法)
試材培養試驗用土為未使用農藥地帶收集的田園土、山土和購買的已腐熟有機土，按體積比1∶1∶1配制，混合攪拌均勻后作為試驗專用土。分別取口徑9.5厘米、深8厘米花盆，將土壤裝滿花盆的3/4。加水待土壤完全濕潤后，分別將三種闊葉草和三種禾本科雜草種子播入盆內，每種雜草保證10～15粒種子，播種后，覆1～3厘米厚混沙細土，待花盆內土壤吸水飽和后，放掉花盆底部積水，然后置于溫室內培養生長。每天補水，使土壤濕度保持80％(相對濕度)左右，生長溫度15～30℃，空氣濕度50％以上。待禾本科雜草長至2葉期、闊葉雜草真葉期時，進行芽后莖葉噴霧處理。芽前處理在噴藥前2天種植，在雜草出苗前進行土壤處理。
試驗方法采用溫室盆栽法，單劑量下對6種靶標雜草進行芽前、芽后處理，靶標雜草為3種禾本科雜草稗草(Echinochloa crusgalli)、馬唐(Digiatria sanguinalis)、狗尾草(Setaria viridis)，3種闊葉雜草芥菜(Brassica juncea)、反枝莧(Amaranthus retroflexus)和小藜(Chenopodiumalbum)。處理劑量設置為300克有效成分/公頃。每處理3次重復，設空白對照。
噴霧裝置為3WPSHZ-500自動噴霧塔，噴藥面積0.132米2，藥液量10毫升，工作壓力0.2兆帕，著液量40％。處理后置入溫室中生長，生長溫度15～30℃；定時觀察植株反應癥狀，并于藥后15天藥效完全發揮時，按照抑制率分為5個等級90≤A≤100％；80≤B＜90％，60≤C＜80％；50≤D＜60％，E＜50％。
表2各化合物的除草活性測定結果
注90≤A≤100％；80≤B＜90％，60≤C＜80％；50≤D＜60％，E＜50％本發明的化合物作為除草劑使用時，可將本發明的化合物與其它植保上允許的載體或稀釋劑混合，借此將其調成通常使用的各種劑型，如粉劑、可濕性粉劑、顆粒劑、懸浮劑、水乳劑等來使用，也可以與其它的除草劑混合使用或同時并用。
權利要求
1.一類2-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物，其特征在于具有如下通式I表示的結構 式中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代芐基或取代的芳雜環亞甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
2.權利要求1所述的由通式I表示的I-1化合物的制備方法，其特征在于，使通式II所表示的化合物與通式III所表示的化合物進行反應， R1YI-1II III式II、III和I-1中，X表示F、Cl或Br；Y表示Cl或Br；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代芐基或取代的芳雜環亞甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
3.根據權利要求2所述的由通式I表示的I-1化合物的制備方法，其特征在于，2-巰基苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮、鹵代烷基或取代的鹵代烷基或鹵代烯基或α-鹵代羧酸酯、取代的鹵代芐基和取代的鹵代芳雜環亞甲基與氫氧化鈉反應的物質的量的比為1∶1.1∶1.2，反應采用水和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液為溶劑，水和N，N-二甲基甲酰胺的體積比為5∶1，反應溫度為25℃，反應時間為2～6小時。
4.權利要求1所述的由通式I表示的I-2化合物的制備方法，其特征在于使通式I-1所表示的化合物與間氯過氧苯甲酸進行氧化反應， 式I-1、I-2中X表示F、Cl或Br；n等于1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代芐基或取代的芳雜環亞甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
5.根據權利要求4所述的由通式I表示的I-2化合物的制備方法，其特征在于，三唑啉酮的苯并噻唑硫醚與間氯過氧苯甲酸反應的物質的量的比為1∶1或1∶2，反應溶劑采用二氯甲烷，反應溫度為0～25℃，反應時間為2～4小時，三唑啉酮的苯并噻唑硫醚與間氯過氧苯甲酸反應的物質的量的比為1∶1時，得n等于1的化合物；三唑啉酮的苯并噻唑硫醚與間氯過氧苯甲酸反應的物質的量的比為1∶2時，得n等于2的化合物。
6.權利要求2中所述的由通式II表示的化合物的制備方法，其特征在于，使通式IV所表示的化合物在N，N-二甲基甲酰胺中與乙基黃原酸鉀進行反應， 式II、IV中，X表示F、Cl或Br；Z表示F、Cl或Br；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
7.根據權利要求6所述的由通式II表示的化合物的制備方法，其特征在于，2，4-鹵代-5-氨基苯基-1，2，4-三唑啉酮、乙基黃原酸鉀的物質的量的比為1∶2，反應采用N，N-二甲基甲酰胺為溶劑，反應溫度為140℃，反應時間為5～7小時。
8.權利要求1所述的由通式I表示的化合物的應用，其特征在于，用作對稗草除草劑的有效成分，應用劑量為300克有效成分/公頃。
9.權利要求1所述的由通式I表示的化合物的應用，其特征在于，用作對馬唐除草劑的有效成分，應用劑量為300克有效成分/公頃。
10.權利要求1所述的由通式I表示的化合物的應用，其特征在于，用作對狗尾草除草劑的有效成分，應用劑量為300克有效成分/公頃。
11.權利要求1所述的由通式I表示的化合物的應用，其特征在于，用作對芥菜除草劑的有效成分，應用劑量為300克有效成分/公頃。
12.權利要求1所述的由通式I表示的化合物的應用，其特征在于，用作對反枝莧除草劑的有效成分，應用劑量為300克有效成分/公頃。
13.權利要求1所述的由通式I表示的化合物的應用，其特征在于，用作對小藜除草劑的有效成分，應用劑量為300克有效成分/公頃。
全文摘要
本發明涉及一類通式為I的2－取代苯并噻唑－1，2，4－三唑啉酮衍生物的合成及除草活性，式中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R
文檔編號A01P13/02GK1865261SQ20061001934
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月13日 優先權日2006年6月13日
發明者楊光富, 駱焱平, 劉祖明 申請人:華中師范大學