本发明涉及苯甲酸的酰肼和异羟肟酸衍生物,及其用作除莠剂的方法;还涉及含上述衍生物的农用组合物。 本发明特别涉及式Ⅰ或Ⅱ的化合物:
其中Y是CI或OCH3;
A是含1-5个碳原子的O-烷撑基,3-6碳原子的0-烯撑基(其中不饱和键不邻近氧原子)或1-5个碳原子的NH-烷撑基,上述基团中的O-和NH-邻近A的NH相连;
Z是O或S;
R是C1-6烷基;
Ar是任意取代的杂环,这些杂环选自:
a)含3-6个碳原子和1-3个杂原子的杂环烷基,杂原子选自O,S或NH,杂环上可由C1-6烷基,羟基或卤素任意取代;
b)含3-6个碳原子和1-3个杂原子的杂环烯基,杂原子选自O,S或NH,杂环上可由C1-6烷基,羟基或卤素任意取代;
c)式Ⅹ或Ⅺ的杂环,
其中Q是O,S或NR1,W1-W3分别是CH或N;
d)式Ⅻ的杂环,
其中W1-W4分别是CH,N或N→O,但须在W1-W4中至少一个是N,W1-W3并不全是N;或
e)式ⅩⅢ的杂环,
其中W1-W5分别是CH或N,但须在W1和W2中,至少有一个是N,W3-W5并不全是N;
R1是H;被1-6个卤素原子或一个羟基任意取代的C1-8烷基;或任意取代的芳基;
R2和R3分别选自R1或C3-8环烷基,芳基,卤素,硝基,氰基,OR1,NHR1,N(R1)2,COOR1,OCOR1,S(O)nR1或任意取代的苯基;和
n是0,1或2;
t是0或1;和
t′是0,1或2。
在式Ⅰ或式Ⅱ的化合物中,当A是O-烷撑基或NH-烷撑基时,该烷撑基可以是直链或支链。在烷撑基直链碳原子上的分支,如甲基,可出现一次或两次。在O-烷撑基地烷撑基部分最好是1-3个碳原子,而且只含有一个甲基支链或没有支链。
当A是O-烯撑基时,烯撑基部分也可以是直链或支链,最好直链的烯撑基部分含3-4个碳原子,而且只含一个甲基支链或没有支链,最好是没有支链的,如烯丙撑基。
在式Ⅰ或式Ⅱ化合物基团中,最好的化合物基团是:
Y是OCH3;
A是C1-3O-烷撑基,更好的是OCHR1,其中R1是H或甲基,最好是OCH2;
Z是O;
R是C1-4直链或支链烷基,较好的是C1-2烷基,最好是CH2
Ar是任意取代的噻吩基,呋喃基,1,3-慀唑基,吡啶基,吡啶基氮氧化物或喹啉基。当Ar被取代时,最好被选自下列取代基的一个或两个取代基所取代,这些取代基是:卤素,C1-4烷基,C1-4烷氧基,C1-4烷硫基和苯基。
就盐的类型来说,一般是以碱金属盐或铵盐为佳,特别是钠盐和钾盐或包括仲和叔胺盐的铵盐,如二甲胺盐,异丙胺盐,二乙醇胺盐,三乙醇胺盐和2-羟基乙氧基乙胺盐。可能制备的其它盐包括从未取代的或取代的酰肼衍生的酰肼盐,如,酰肼,NH2N(CH2CH3)2等的盐。
本发明特别好的化合物是〔(3,6-二氯-2-甲氧苯甲酰基)氨氧基〕乙酸糠酯。
式Ⅰ和式Ⅱ化合物或其盐可由下列方法制得:
a)将式Ⅲ化合物与式Ⅳ或Ⅳa的化合物反应,得到的式Ⅰ或式Ⅱ化合物可任意同一种碱反应,得到其盐。式Ⅲ如下:
其中R4是OH或NH2;Y的定义如前;
式Ⅳ和Ⅳa如下:
X-A′-CO-ZR-Ar (Ⅳ)
(X-A′-CO-Z-R)2Ar (Ⅳa)
其中X是卤素,最好为溴或氯;A′是含1-5个碳原子的烷撑基或3-6个碳原子的烯撑基,其中不饱和键不邻近X;Z,R和Ar的定义如前。
通过方法a),在碱的存在下,在溶剂中于约25°-150℃,最好是60°-120℃进行反应可方便地制得式Ⅰ和式Ⅱ的异羟肟酸衍生物。最好的碱是碱金属氢氧化物,如NaOH,KOH。最好的溶剂是低级烷醇,如甲醇或乙醇,或水和低级烷醇(如水和乙醇)的混合物。
通过方法a),在碱的存在下,在溶剂中于约20°-120℃,最好是40°-90℃进行反应,可方便地制得式Ⅰ和式Ⅱ的酰肼。最好的碱是Na2CO3,最好的溶剂包括开链醚和环醚,如四氢呋喃。
式Ⅰ化合物也可通过下法制备:
b)式Ⅴ化合物与式Ⅵ或Ⅵa化合物反应;生成的式Ⅰ或式Ⅱ化合物可任意与一种碱反应,制得其盐。或Ⅴ如下:
其中Y和A的定义如前;
式Ⅵ和Ⅵa如下:
HZ-R-Ar (Ⅵ)
(HZ-R)2Ar (Ⅵa)
其中Z,R和Ar的定义如前。
通过方法b),于室温或稍高于或低于室温,在缩合剂(如二环己基碳化二亚胺)和任意催化量的碱(如二甲氨基吡啶)存在下,于适宜的惰性溶剂(如乙醚或二氯甲烷)中进行反应可方便地得到式Ⅰ和式Ⅱ化合物。
式Ⅱ化合物也可按方法a)制备,即将化合物Ⅲ与Ⅳa化合物反应而制得。当用两个当量的式Ⅲ化合物进行反应时,可得高产率的式Ⅱ化合物;当用两个当量的式Ⅴ化合物,通过类似反应,将化合物Ⅴ与化合物Ⅳa反应,可制得高产率的式Ⅱ化合物。
式Ⅰ化合物有互变异构体:
其中A、Z、Y、R和Ar的定义如前。这类化合物Ⅰ的烯醇式具有酸的特性和结构,因而它可形成盐。同样,式Ⅱ化合物也存在其烯醇式,也可形成其盐。
通过标准方法,可从反应混合物中得到式Ⅰ和式Ⅱ化合物和它们的盐。
按已知方法,从游离酸性的烯醇型可得其盐,反之亦然。
从相应的苯甲酰氯可制得式Ⅲ的化合物,对于在制备式Ⅰ和Ⅱ化合物及其盐中所用的起始原料的制备不专门描述,这些化合物是已知的,可用常规方法从已知原料制得。
由于式Ⅰ和式Ⅱ化合物(包括它们的农用盐)可控制植物生长,所以是很有用的化合物。这里说的“植物”,指的是正发芽的种子,长出的秧苗和包括地下部分移植生长的植物。这些化合物特别适合于用作除莠剂,因为对除莠作用的各种标准评价结果表明;这些化合物能损伤单子叶和双子叶植物。在突出体前后使用均显示出除莠效果。这些除莠效果表明:在长有杂草(不需要的植物)的地方,将式Ⅰ和式Ⅱ化合物用于除去这些杂草具有特殊效果。
结果表明式Ⅰ和式Ⅱ化合物抗双子叶植物的活性比抗单子叶植物的活性要强,对农作物的毒性相对低于对杂草的毒性。因此,将上述化合物用作选择性除莠剂以除去农作物地里的杂草,特别是单子叶农作物如玉米、燕麦、水稻、小麦、高梁等,尤其是玉米地里的杂草,具有明显效果。
此外还表明,式Ⅰ和式Ⅱ化合物在地里杂草的突出体前使用比在突出体后使用的效果要好。因而,本发明的化合物特别用作突出体前的除莠剂,以除去单子叶和双子叶杂草,特别是双子叶杂草。
本发明的化合物在生物学上不同于麦草畏(dicamba),前者主要用作突出体前除莠剂,而后者主要用作突出体后除莠剂。前者比后者在土壤中的保持时间长,流动性小,从效率和经济的角度来讲,这是本发明化合物的长处所在。麦草畏是3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酸,见美国专利3,013,054号。
本发明还提供一种控制地里杂草的方法,它包括将本发明有效量的除莠化合物用于地里。当用于农作物地里时,使用的量应足以控制杂草生长而又基本不损害农作物。
就本发明化合物用作一般除莠剂和选择性除莠剂而言,使用量将随下列因素而变,如使用的化合物,地里的主要植物,选择的时间,应用的方式和剂型,施用时的各种环境如土壤、气候等。然而一般来说,按0.1-10kg/ha,通常是0.3-5kg/ha,最好是按0.5-3kg/ha使用本发明化合物,控制杂草常可收到满意效果,必要时可重复使用。当用于控制农作物的杂草时,通常不超过约5kg/ha,一般为0.1-4kg/ha,最好是0.5-3kg/ha。
就作为除莠剂的实际应用而言,式Ⅰ和式Ⅱ化合物最好以组合物的形式使用。该组合物包括一种有效量的本发明的除莠化合物和一种惰性载体,此载体是农业上可接受的载体,即:由于它的存在,并不毒化土壤或农作物等农业环境,使用时又安全。这样的组合物可含有0.01-99%(重量,下同)活性成分,0-20%,农用表面活性剂,和1-99.99%上述载体。有时需要更高的表面活性剂与活性成分的比率,这可将它们混入制剂中或于罐中混合达到。组合物的使用形式一般含0.01-25%活性成分,当然,低于或高于此浓度也可以,这取决于使用的目的和化合物的物理性质。使用前稀释的浓组合物一般含2-90%,最好为10-80%活性成分。
本发明化合物的实用组合物或剂型包括细粉,颗粒,小丸,混悬浓缩液,可湿粉,可乳化浓缩液等。用常规方法,如将本发明化合物与惰性载体混合可制得上述组合物。更准确地说,通过混合各组分可得液体组合物;通过搅拌,通常是碾磨可得细粉组合物;通过湿磨可得混悬液组合物;通过用活性成分浸渍或涂覆颗粒载体(预成形),或通过凝聚技术可得粒状和小丸组合物。
例如,将活性成分与固体惰性载体如滑石,粘土,硅藻土等一起碾磨并混合,可制得细粉组合物。粒状组合物的制备方法是将活性成分溶于适当的溶剂中,然后浸渗到粒状载体如硅镁土或蛭石颗粒上,颗粒的直径约为0.3-1.5mm。将润湿剂混入吲ǘ鹊南阜圩楹衔镏锌芍频檬圩楹衔铮檬圩楹衔锟煞稚⒂谒蛴椭校瞥珊我馑枧ǘ鹊幕钚猿煞只旌衔铩?
此外,本发明化合物可从微胶囊形式使用。
上述除莠组合物中可加入农业上可接受的添加剂,以改善活性成分作用,降低起泡,成块和腐蚀。
本文所用的“表面活性剂”指的是农业上可接受的物质,它具有乳化能力,扩散,润湿和分散能力或其它能改善表面性质的能力。表面活性剂的例子是木质素磺酸钠和月桂基硫酸钠。
本文所用的“截体”指的是一种液体或固体物质,该物质可将浓的活性物质稀释至使用浓度或要求的浓度。就细粉或颗粒组合物而言,它可以是滑石,高岭土或硅藻土;对液体浓缩物来说,烃类化合物(如二甲基苯)或醇(如异丙醇)可做为载体;如果直接使用液体,可用水或柴油作载体。
本发明组合物也可包括具有生物活性的其它成分,如具有相似或互补除莠活性的化合物或具有解毒、抗真菌或杀昆虫活性的化合物。
下列实施例解释本发明的实际应用。温度是摄氏温度(℃),RT表示室温。
终产品
实施例1
将〔(3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酰)氨氧基〕乙酸(3.68g,12.5mmol)溶于200ml无水乙醚中,依次加入2-羟甲基吡啶(1.21ml,12.5mmol),二环己基碳化二亚胺(DCC)(3.22g,15.6mmol)和50ml乙醚,室温下搅拌约36小时,过滤,用乙醚洗沉淀,所得醚液蒸发,残留物溶于乙酸乙酯中,用水洗乙酸乙酯液,过滤,蒸去溶剂,加入乙醚,温热,得到的醚液冷却,得一油状物,用柱层析纯化残留物,并结晶,得〔(3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酰基)氨氧基〕乙酸2-吡啶甲基酯(表A中的化合物1)。
实施例2
将〔(3,6-二氯-2-甲氧苯甲酰基)氨氧基〕-乙酸(3.68g,12.5mmol)的乙醚(100ml)溶液,二甲氨基吡啶(DMAP)(0.15g,1.25mmol),DCC(3.22g,15.6mmol)和50ml乙醚加入2-羟甲基-6-甲基吡啶(1.54g,12.5mmol)的乙醚(100ml)溶液中,于室温下搅拌过夜,过滤,用乙醚洗涤沉淀,蒸发醚液,所得油状物溶于50%乙酸乙酯/正己烷中,经柱层析纯化,并重结晶,得〔(3,6-二氯-2-甲氧苯甲酰基)氨氧基〕乙酸6-甲基-2-吡啶甲基酯(表A中化合物2)。
实施例3
按实施例1或2的方法,用相应的羧酸和杂环取代的烷醇可制得表A中化合物3-17。
表A
式Ⅰ化合物,其中A=OCH2,Z=O,R=(CH2)m,Ar为式Ⅻ的基团,其中t=1和t′=O
m.p.
化合物 Y m W1W2W3W4R2(℃)
1 OCH31 N CH CH CH H 87-88
2 OCH31 N C-CH3CH CH H 71-72
3 OCH31 CH N CH CH H 131-132.5
4 OCH31 CH CH N CH H 137-138
5 OCH31 CH N→O CH CH H 129-131
6 OCH31 CH CH N→O CH H 138-139
7 OCH31 CH N C-Cl CH H 104-106
8 OCH31 CH N C-CH3CH H 148-149
9 OCH31 C-CH3N CH CH H 147-148
10 OCH31 C-SCH3N CH CH H 123.5-125
表A(续)
m.p.
Cpd Y m W1W2W3W4R2(℃)
11 OCH31 CH N CH CH Br 96-98
12 OCH31 C-Cl N C-Cl CH H 145-150
13 OCH31 CH C-OCH3N CH Cl 138.5-139
14 Cl 1 N CH CH CH H -
15 OCH32 N CH CH CH H 油
16 OCH33 N CH CH CH H 96-98
17 OCH31 N CH CH N H -
33 OCH33 CH N CH CH H 89-90.5
34 OCH33 CH CH N CH H 玻璃
实施例4
按实施例1或2的方法,用相应的羧酸和杂环取代的烷醇可制得表B中化合物18-29。
表B
式Ⅰ化合物,其中A=OCH2,Z=O和R=(CH2)m
m.p.
化合物 Y m Ar (℃)
18 OCH31 84-88
19 OCH31 87-90
20 OCH31 86-94
21 OCH31 96-100
22 OCH31 93-98
23 OCH31 oil
24 OCH31 103-106
25 OCH31 188-189
表B(续)
m.p.
化合物 Y m Ar (℃)
26 OCH31 73-79
27 OCH31 175-175.5
28 OCH31 176-178.5
29 OCH31 -
35 OCH31 78-80
实施例5
将〔(3,6-二氯-2-甲氧苯甲酰基)氨氧基〕乙酸(3.68g,12.5mmol),2,6-(二羟甲基)吡啶(0.87g,6.25mmol)和DMAP(0.15g,1.25mmol)溶于200ml乙醚中,然后将DCC(3.22g,15.6mmol)的乙醚(50ml)溶液加入,室温下搅拌过夜,过滤,用乙醚洗涤沉淀后干燥,然后加入于200ml乙酸乙酯中,加热回流一小时,冷却,过滤,用乙酸乙酯洗涤沉淀,蒸发乙酸乙酯液,纯化残留物,得表C中化合物30。
同法,将〔(3,6-二氯-2-甲氧苯甲酰基)氨氧基〕乙酸分别与2,5-(二羟甲基)呋喃和3,4-(二羟甲基)呋喃反应,可得表C中化合物31和32。
表C
式Ⅱ化合物,其中A=OCH2,Z=O和R=(CH2)m
化合物 Y m Ar (℃)
30 OCH31 141-145
31 OCH31 148-151
32 OCH31 玻璃
表D
式Ⅰ化合物,其中A=OCH2,Z=O,R=CH(CH3)和Ar是式Ⅻ的基团,其中t=1和t′=0。
m.p.
化合物 Y W1W2W3W4R2(℃)
36 OCH3CH N CH CH H 130-131.5
37 OCH3CH CH CH N H 玻璃
表E
式Ⅰ化合物,其中A=OCH2,R=(CH2)m
m.p.
化合物 Y m Z Ar (℃)
38 OCH31 S89-90
中间体
实施例A
将5.0kg3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酸加入4.0kg亚硫酰氯中,搅拌并加热回流(约60℃)1.5小时,冷却,减压蒸除过量的亚硫酰氯,得到的粗产品再减压蒸馏,得3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酰氯液体,b.p.117℃/0.6mmHg。
实施例B
将2.5l乙醚和181g盐酸胲加入K2CO3(36g)的水(350ml)溶液中,冷却至5-10℃,以使反应液的温度保持在10℃以下的速度,滴入477g3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酰氯,滴完后搅拌一小时,室温下静置过夜,过滤,得白色固体粗产品,用水洗涤粗产品,然后用4.5M HCl 1.5l处理,过滤,再用水洗,干燥,得3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酰异羟肟酸白色固体,m.p.150℃。
实施例C
将86.34g NaOH溶于1.2l水中,然后依次加入900ml95%乙醇和240g3,6-二氯-2-甲氧基苯甲酰异羟肟酸,再加入300ml95%乙醇和60ml水使异羟肟酸溶解。然后将溴乙酸(153.12g)的95%乙醇(120ml)溶液于0.5小时内滴加完毕,接着加入60ml水,加热回流3小时,冷却至室温,加入150ml20%HCl,用乙酸乙酯提取两次,合并乙酸乙酸液,经盐水洗后用MgSO4干燥过夜,过滤,真空蒸发溶剂,残留物于氯仿中结晶,得〔(3,6-二氯-2-甲氧苯甲酰基)-氨氧基〕乙酸白色固体(m.p.145-154℃)。