N-多元取代吡唑脒衍生物及其在害虫害螨防治上的应用 【技术领域】
本发明涉及一种N-多元取代吡唑脒衍生物及其在害虫害螨防治上的应用。
技术背景
农业害虫、害螨的危害几乎遍及世界范围内的所有农业、林业和园艺作物，也危害储藏期的农副产品，有时可能造成毁灭性的损害。虽然目前市场上有很多杀虫杀螨剂，但杀虫杀螨剂长期使用后虫螨会对其产生抗性，使防治效果降低，同时随着人类对环境保护的重视和可持续发展的实施，迫切需要农药创制工作者开发出更多高效低毒的杀虫、杀螨剂，或者说在强调高活性的同时，更要注重安全性，确保人类、环境及非靶标生物的安全。
多元取代吡唑衍生物是一类高效的杀虫杀螨剂，对环戊二烯类、有机磷、有机氯、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等有抗性的或敏感的害虫均有效，与传统杀虫剂不存在交互抗性，上世纪80年代未，当时的法国罗纳-普朗克公司在我国推出了氟虫腈，2007年辽宁省大连瑞泽农药股份有限公司推出了丁烯氟虫腈，2008年德国拜耳作物科学公司在我国推出了乙虫腈。该类化合物对很多害虫和害螨具有较高的杀灭活性，尤其对鳞翅目、同翅目、半翅目害虫的活性更突出。
脒类农药如单甲脒、双甲脒、腚虫脒、伐虫脒同样是一类高效的杀虫杀螨剂，与吡唑类相比对天敌、家蚕、蜜蜂、牲畜和环境较安全，并且害虫产生抗药性较慢。
本发明的设计目的是利用类同合成和生物合理设计，设计和寻找高活性的新吡唑脒类化合物。将吡唑环的5位的氨基改变为脒类结构，使新化合物同时具有二个活性基团，采用二元毒理的方法，试图拓宽这类化合物在农药中的应用
本发明是在专利CN 86108643的基础上，设计并合成了未见文献报道的下述式(I)化合物，创造性地对吡唑5位上的氨基进行改性，将氨基进一步反应改为脒类，因而使新列化合物的物理性能和化学性能发生了重大变化，脂溶性得到极大改善，对靶标生物和非靶标生物的选择性更强，即对害虫和害螨的活性更高，而对人类、环境及非靶标生物更安全。
【发明内容】
本发明提供了一种N-多元取代吡唑脒衍生物，其结构式可用式(I)表不
其中：
X代表SO、SO2或S；R1代表CH2CH3或CF3；R2代表H或CH3；R3代表C1～C3烷基，R4代表H或C1～C3烷基。
下面采用列表的方式对式(I)的部分代表品种作进一步的说明。但不应理解为对本发明化合物的限定。
式(I)化合物的部分代表品种如下表所示：
编号 X R1 R2 R3 R4 01 SO CF3 H CH3 H 02 SO CF3 H CH3 CH3 03 SO CF3 H CH2CH3 H 04 SO CF3 H CH2CH3 CH2CH3 05 SO CF3 CH3 CH3 H 06 S CF3 H CH3 H 07 S CF3 H CH3 CH3 08 S CF3 H CH2CH3 H 09 S CF3 H CH2CH3 CH2CH3 10 S CF3 CH3 CH3 H 11 SO2 CF3 H CH3 H 12 SO2 CF3 H CH3 CH3 13 SO2 CF3 H CH2CH3 H 14 SO2 CF3 H CH2CH3 CH2CH3
本发明式(I)化合物包括几何异构体E式，Z式，以及E式和Z式的混合物。也包括手性异构体R式，S式，以及R式和S式的混合物
本发明包括式(I)化合物与酸形成的盐，包括但不限于盐酸盐，硫酸盐，磷酸盐，乙酸盐，苯甲酸盐，苯磺酸盐，对甲苯磺酸盐，十二烷基苯磺酸盐。
本发明式(I)化合物或其盐对害虫和害螨有杀灭效果，单一或与其它生物活性化合物组合加工成适宜的制剂，可用于危害农业、林业和园艺作物及储藏期的农副产品的害虫和害螨防治。
本发明式(I)化合物或其盐加入适当的填充剂和表面活性剂，可配制成农药常用的制剂，如乳油、微乳剂、可湿性粉剂、水分散性粒(片)剂、悬浮剂、粉剂、粒(片)剂、烟雾剂等等。加工成上述制剂后能充分发挥其对害虫和害螨的防治效果。
多元取代的5-氨基吡唑可由市场购得。或参照专利CN 86108643合成。
本发明式(I)化合物由多元取代的5-氨基吡唑开始，有多种方法合成，先简述首先合成中间体亚胺酸酯，再与伯胺或仲胺反应生成脒，反应式如下：
其中：
X代表SO、SO2或S；R1代表CH2CH3或CF3；R2代表H或CH3；R3代表C1～C3烷基，R4代表H或C1～C3烷基，R5代表C1～C4烷基。
中间体多元取代5-亚胺酸酯基吡唑的合成：在催化剂以及溶剂(也可以不加溶剂)的存在下，多元取代的5-氨基吡唑与原酸三烷基酯反应生成多元取代的5-亚胺酸酯基吡唑，反应温度为60～180℃，优选的反应温度为100～160℃。反应时间0.5～24小时。可选的溶剂有苯、甲苯、二甲苯、卤代苯、硝基苯、取代硝基苯、乙腈、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、石油醚、C6～C18单一或混合烷烃、C1～C6单一单元或多元卤代烷烃、C1～C6混合单元或多元卤代烷烃等等。可选的催化剂有多元取代的5-氨基吡唑盐酸盐、硫酸、苯磺酸、对甲苯磺酸等等。
式(I)化合物的合成：由多元取代5-亚胺酸酯基吡唑与HNR3R4在溶剂中反应制得。反应温度为40～160℃，反应时间0.5～24小时。可选的溶剂如前所述。
式(I)化合物的第二种合成方法：由多元取代的5-氨基吡唑与R2C(OR)2NR3R4在适当的溶剂(也可以没有)和催化剂的存在下反应制得，反应温度为40～160℃，反应时间1～30小时。其中R代表烷基。溶剂和催化剂同第一种方法。
式(I)化合物的第三种合成方法：由多元取代的5-氨基吡唑与R2CONR3R4在溶剂中在缩合剂的催化下反应制得，反应温度为40～160℃，反应时间0.5～10小时。可选的缩合剂有光气、三氯化磷、五氯化磷、三氯氧磷、硫酰氯、亚硫酰氯、烷基或芳基磺酰氯等等。可选的溶剂有苯、甲苯、二甲苯、卤代苯、硝基苯、取代硝基苯、石油醚、C6～C18单一或混合烷烃、C1～C6单一单元或多元卤代烷烃、C1～C6混合单元或多元卤代烷烃等等。
下文采用实施例对本发明作进一步地详细说明。但这些实施例不应理解为对本发明的限定。
实施例一：1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲基亚磺酰基-5-亚甲胺酸乙酯-吡唑的制备
将21.85g(0.05mol)的1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲基亚磺酰基-5-氨基吡唑加入到装有14.82g(0.1mol)的原甲酸三乙酯和20ml硝基苯的100ml反应瓶中，再加入一水对甲苯磺酸0.2g，油浴加热到160℃左右，冷凝导出产生的乙醇，待没有乙醇流出时停止反应，减压蒸出没有反应的原甲酸三乙酯和溶剂，残液柱层析分离，得到目标化合物17.5g，收率71％。
实施例二：1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲硫基-5-亚甲胺酸乙酯-吡唑的制备
将21.1g(0.05mol)的1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲硫基-5-氨基吡唑加入到装有14.82g(0.1mol)的原甲酸三乙酯和20ml硝基苯的100ml反应瓶中，再加入一水对甲苯磺酸0.2g，油浴加热到160℃左右，冷凝导出产生的乙醇，待没有乙醇流出时停止反应，减压蒸出没有反应的原甲酸三乙酯和溶剂，残液柱层析分离，得到目标化合物16.5g，收率69％。
实施例三：1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲基磺酰基-5-亚甲胺酸乙酯-吡唑的制备
在上例条件下，由1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲基磺酰基-5-氨基-吡唑与原甲酸三乙酯反应制得。
实施例四：1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲基亚磺酰基-5-亚乙胺酸乙酯-吡唑的制备
在上例条件下，由1-(4-三氟甲基-2，6-二氯苯基)-3-氰基-4-三氟甲基亚磺酰基-5-氨基-吡唑与原乙酸三乙酯反应制得。
实施例五：01化合物的制备
将24.7g(0.05mol)实施例一产物和15ml二甲苯加入反应瓶中，恒温60℃，冲入1.6g(0.05mol)的甲胺，液相色谱跟踪至原料全部消失。减压脱溶，柱层析分离得01化合物。收率68％
在相似条件下，将实施例一产物改为实施例二产物，得到06化合物。收率70％
在相似条件下，由相应的吡唑基亚胺酸乙酯，与对应的甲胺或二甲胺或乙胺或二乙胺反应，得到02～05，07～14化合物，收率65～72％。
实施例六：防治水稻褐飞虱试验
试验水稻幼苗选用水培法培育至2叶1心的水稻幼苗(高约3～4cm)，用清水洗净备用。将01～14化合物分别配成浓度为20mg/L的水溶液备用。将5根水稻幼苗用白石英沙固定于φ7cm的培养皿内，接CO2麻醉的水稻褐飞虱(Nilaparvata legen)3龄若虫30头，置于Potter喷雾塔下定量(2.5ml)喷雾处理(沉降量为4.35mg/cm2)，喷雾后用透明塑料杯罩住，放于27℃，14h光照的观察室内，24小时检查结果，01～14化合物死亡率为80～100％。
实施例七：防治小菜蛾试验
小菜蛾(Plutella xylostella)采用浸渍法，将甘蓝叶用打孔器打成圆片(φ2cm)浸入含有01～14化合物之一浓度为20mg/L的药液中15s，取出轻甩，去掉多余药液，晾干，放于φ12cm的培养皿中，每皿6片，接小菜蛾2龄幼虫15头/皿，放于观察室内，48小时检查结果，01～14化合物死亡率为73～100％。
实施例八：防治稻纵卷叶螟试验
稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis Guenee)采用浸渍法，将6根玉米苗浸于含有01～14化合物之一浓度为20mg/L的药液中15s，取出轻甩，去掉多余药液，于通风处自然阴干。将阴干的玉米苗放于φ12cm的培养皿中，接水稻纵卷叶螟幼虫15头/皿，上盖一滤纸，加盖，标记。喷雾后用透明塑料杯罩住，放于27℃，14h光照的观察室内，48小时检查结果，01～14化合物死亡率为73～100％。