三酮衍生物 【技术领域】
本发明涉及三酮衍生物及其盐和含有该衍生物的除草组合物。更具体地说，本发明涉及具有特定结构的三酮衍生物及其盐，和含有该衍生物作为活性成分的除草组合物，即使在很小的施用量下，它可以控制广谱的田间杂草生长而不伤害田间作物如玉米等。
背景技术
因为除草剂是一类重要的化学品，它可以节省防除杂草的工作量并促进获得高作物产量，因此人们已经花费了大量时间进行研究和开发新的除草剂，并且有许多类型的化学品已经投入实际应用。然而，仍然需要除草活性更高的新的化学品，特别是，寻找新的、能够在小剂量施用下就可选择性地控制目的杂草生长而不伤害农作物的化学品。
三嗪除草剂如莠去津以及N-酰苯胺除草剂如甲草胺和异丙甲草胺已经用于玉米等作物田。然而，尽管莠去津可以有效地控制阔叶杂草，但并不能有效地控制禾本科杂草。相反，甲草胺和异丙甲草胺虽然可以有效地控制禾本科杂草，但是对阔叶杂草的控制作用很低。目前还没有发现单独施用可以同时控制禾本科杂草和阔叶杂草生长的除草剂。而且，上述除草剂必须大剂量施用，并且对周围环境不利。
在上述情况下，发明人发现并提出了以下述化合物表示的、具有二氢苯并噻喃环的新的三酮衍生物(WO97/03064)。
WO97/08164公开了以下述化合物表示的、具有二氢苯并噻喃环结构的特定的三酮衍生物。
然而，上述化合物的除草活性仍不令人满意，特别是当叶面处理禾本科杂草时。
解决问题的措施
因此，本发明地目的是，提供新的、即使在很小的施用量下就可以控制广谱田间杂草生长而不伤害田间作物如玉米的三酮衍生物，以及提供含有它们的除草组合物。
经过大量研究实现了上述目的，发明人已经发现，结构式(Ⅰ)表示的新的三酮衍生物或它们的盐可以在很小的施用量下控制各种田间杂草生长而不伤害田间作物如玉米。根据这一发现完成了本发明。
因此，本发明的第一个目的是提供下述结构式(Ⅰ)表示的三酮衍生物或它们的盐：
其中Y1代表C1-C4烷基，卤素或C1-C4卤代烷基；
Y2代表氢，C1-C4烷基或卤素；
Y3代表氢或C1-C6烷基；
n是0，1或2；
p是0或1；
R1，R2，R3和R4各自独立地代表氢，C1-C4烷基或苯基，当p是1时，分子结构中R1或R2任选与R3或R4连接以形成双键；以及
X代表氧族原子或代表以下结构式：
其中R5和R6各自独立地代表氢，C1-C4烷基或苯基。下文中，三酮衍生物及其盐统称为“三酮衍生物”。
本发明的另一个目的是，提供含有结构式(Ⅰ)为表示的三酮衍生物和/或它的盐作为活性成分的除草组合物。
本发明的优选实施方案
首先说明本发明三酮衍生物。
本发明三酮衍生物以结构式(Ⅰ)表示。
在结构式(Ⅰ)中，Y1代表C1-C4烷基，卤素或C1-C4卤代烷基。C1-C4烷基的例子包括甲基、乙基、丙基如正丙基和异丙基和丁基如正丁基和异丁基。卤素的例子包括氟、氯、溴和碘。C1-C4卤代烷基的例子包括被1-9个卤素原子取代的上述烷基如-CH2Cl、-CHCl2、-CCl3、-CH2F、-CHF2、-CF3、-CCl2CH3、-CF2CH3、-CH2CH2F、-CH2CH2CHF2、-CF2CF3、-CH2CH2CHCl2、-CH2CH2CH2CH2Cl、-CH2CH2CH2CH2F、-CH(CH3)CH2Cl、-CH(CH3)CH2F和-CH(C2H5)CH2F。在上述取代基中，优选甲基，氯和-CF3，并更优选甲基作为Y1。
Y2代表氢，C1-C4烷基或卤素。C1-C4烷基和卤素的例子同Y1。Y2优选氢，甲基或氟，更优选氢和甲基。代表C1-C4烷基或卤素的Y2可以连接在二氢苯并噻喃环的7-位或8-位上，优选在8-位。
Y3代表氢或C1-C6烷基。C1-C6烷基的例子包括甲基、乙基、丙基如正丙基和异丙基、丁基如正丁基和异丁基、戊基如正戊基，以及己基如正己基。优选氢，甲基或乙基作为Y3。
下标“n”代表连接到硫原子上的氧原子数，并且是0，1或2。当n是0时，硫形成硫醚，当n是1时，形成亚砜，当n是2时，形成砜。优选下标n是2，即优选砜。
下标“p”代表0或1。与二氢苯并噻喃环连接的(杂)二酮环，当p是0时为5元环以及当p是1时为6元环。下标p优选是1，即与二氢苯并噻喃环连接的(杂)二酮环优选是6元环。
R1，R2，R3和R4各自独立地代表氢，C1-C4烷基或苯基。C1-C4烷基的例子同Y1。当p是1时，分子结构中R1或R2可以与R3或R4连接以形成双键。R1，R2，R3和R4各自优选氢或甲基，以及更优选氢。
X代表氧族原子或代表以下结构式：
氧族原子的实例包括氧和硫。上面结构式所代表的亚烷基中的R5和R6各自独立地代表氢、C1-C4烷基或苯基。C1-C4烷基的例子同Y1。X优选是氧原子或以下结构式所代表的基团：
其中R5和R6各自独立地代表氢或甲基。
如下所示结构式(Ⅰ)表示的三酮衍生物可以互变异构。以下的互变异构体也包括在本发明的酮衍生物中。
在上述结构式中，Y1，Y2，Y3，n，p，R1，R2，R3，R4和X与结构式(Ⅰ)中的定义相同。
结构式(Ⅰ)代表的三酮衍生物是酸性物质，因此可以简单地用碱处理生成盐。这样生成的盐也包括在本发明范围内。
已知的碱均可以使用，并没有特殊的限制。碱的实例包括有机碱如胺和苯胺，以及无机碱如钠化合物和钾化合物。胺的实例包括一烷基胺，二烷基胺和三烷基胺。烷基胺中的烷基一般是C1-C4烷基。苯胺的实例包括苯胺，一烷基苯胺和二烷基苯胺。烷基苯胺中的烷基一般是C1-C4烷基。钠化合物的实例包括氢氧化钠和碳酸钠。钾化合物的实例包括氢氧化钾和碳酸钾。在上述碱中，优选钠化合物，钾化合物和三烷基胺。
本发明的三酮衍生物例如可以通过以下方法制备。
在上述结构式中，Y1，Y2，Y3，n，p，R1，R2，R3，R4和X与结构式(Ⅰ)中的定义相同。
将结构式(Ⅱ)表示的化合物与卤化剂反应，制备结构式(Ⅲ)表示的化合物，然后再将此化合物与结构式(Ⅳ)表示的化合物反应，生成结构式(Ⅴ)表示的化合物。然后将化合物(Ⅴ)重排成结构式(Ⅰ)表示的三酮衍生物。也可以在有脱水剂如二环己基碳化二亚胺(下文简写为DCC)存在下，通过化合物(Ⅱ)与化合物(Ⅳ)反应来制备化合物(Ⅴ)。
下面将对该方法的每一步进行详细说明。
步骤(a)
在步骤(a)中，化合物(Ⅱ)与卤化剂反应，形成化合物(Ⅲ)。可以使用的卤化剂例如为亚硫酰氯，磷酰氯等。一般卤化剂使用化合物(Ⅱ)的等摩尔量或更多。反应可以在有或没有溶剂存在的条件下进行。反应中可以使用的溶剂并没有特殊限制，可以为惰性溶剂如1，2-二氯乙烷和氯仿。过量的卤化剂亚硫酰氯也可以作为溶剂。步骤(a)的反应温度并没有特别的限制，优选0℃至反应体系的回流温度或溶剂的沸点以及更优选60℃或60℃左右。
步骤(b)
步骤(b)中，步骤(a)获得的化合物(Ⅲ)与化合物(Ⅳ)反应，生成化合物(Ⅴ)。化合物(Ⅲ)与化合物(Ⅳ)之间以摩尔比1∶1-1∶3，一般在有对反应为惰性的溶剂存在下进行反应。对反应为惰性的溶剂的实例包括二噁烷、乙腈、苯、甲苯、氯仿、二氯甲烷和1，2-二氯乙烷。也可以使用两相溶剂如水-苯，水-甲苯和水-氯仿。为使反应平稳进行，可以使用与化合物(Ⅲ)等摩尔或更多的碱如氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，三乙基胺和吡啶。步骤(b)的反应温度并没有特别的限制，优选0℃至60℃，更优选0℃至室温。
步骤(c)
步骤(c)中，步骤(b)获得的化合物(Ⅴ)重排成结构式(Ⅰ)表示的三酮衍生物。步骤(c)优选在有对反应为惰性的溶剂存在下进行，如二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、甲苯、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺和乙酸乙酯。优选乙腈。步骤(c)中，分1-4次加入碱如碳酸钠，碳酸钾，三乙基胺和吡啶，优选分1-2次加入与化合物(Ⅴ)的等摩尔碱。步骤(c)优选在反应体系中有氰化氢或可以产生氰离子的化合物存在下进行，即所述的氰化物使反应催化下并平稳地进行。氰化物的实例包括金属氰化物如氰化钠和氰化钾以及低烷基酮的氰醇化合物，例如约C3-C5烷基酮的氰醇，如丙酮合氰化氢以及甲基异丙基酮合氰化氢。当使用金属氰化物时，优选向反应体系加入相转移催化剂如冠醚，以使反应更平稳地进行。一般使用化合物(V)摩尔当量的0.01-0.5，优选0.05-0.2倍的氰化氢或氰化物。步骤(c)的反应温度并没有特别的限制，一般为0℃至80℃，优选20℃至40℃。
步骤(d)
化合物(Ⅴ)也可以通过步骤(d)获得。在步骤(d)中，化合物(Ⅱ)与化合物(Ⅳ)的缩合反应在有溶剂和脱水剂如DCC存在下进行，由此生成化合物(Ⅴ)。缩合反应使用的溶剂并没有特别的限制，只要溶剂对反应是惰性的即可。一般，优选使用乙腈或叔戊基醇。步骤(d)的反应温度并没有特别的限制，只要在0℃至溶剂沸点范围内即可，并优选室温左右。除了DCC外，可以使用的脱水剂是1，1-羰基二咪唑(CDI)和1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(EDC)。一般使用化合物(Ⅱ)摩尔当量的1.0-3.0、并优选1.0-1.5倍的脱水剂。化合物(Ⅱ)与化合物(Ⅳ)的摩尔比(化合物(Ⅱ)/化合物(Ⅳ))为1∶1-1∶3并优选l∶1-1∶1.5。缩合反应一般约8小时内完成。然而，反应时间可以根据化合物(Ⅱ)和化合物(Ⅳ)的种类适当地选择为1-48小时，优选5-15小时。
步骤(a)和(b)或步骤(d)获得的化合物(Ⅴ)在分离后进行步骤(c)处理。然而，化合物(Ⅴ)也可以不分离进行处理。
在本发明三酮衍生物生产过程中作为起始物使用的化合物(Ⅱ)可以通过USP 5，607，898中描述的方法或类似方法制备。结构式(Ⅳ)化合物大多是已知的或可以简单地通过已知方法制备。
本发明优选的三酮衍生物(Ⅰ)列于表1中。
表12 CH3 8-CH3 H3 CH3 8-CH3 CH34 CH3 8-CH3 CH2CH35 CH3 8-CH3 CH2CH2CH36 CH3 8-CH3 CH2CH2CH2CH37 CH3 8-CH3 CH2CH2(CH3)28 Cl H H9 Cl H CH310 Cl H CH2CH311 Cl 8-CH3 H12 Cl 8-CH3 CH313 Cl 8-CH3 CH2CH3化合物序号 Y1 Y2 Y31 CH3 H H
在表1中，Y2列中的“8-CH3”指的是连接在二氢苯并噻喃环8-位上的甲基。
下面，将对本发明含有三酮衍生物的除草组合物进行描述。
本发明的除草组合物含有结构式(Ⅰ)的三酮衍生物和/或它的盐作为有效成分。将三酮衍生物与液体载体如溶剂或固体载体如粉碎的矿物粉末混合，制备成制剂如可湿性粉剂，乳油，粉剂或颗粒剂。在将三酮衍生物与载体混合时，优选加入表面活性剂以增进乳化性，分散性和扩展性。
作为液体载体的溶剂，一般使用有机溶剂。特别地，溶剂可以是芳香烃如苯，甲苯和二甲苯；氯代烃如对氯甲苯，三氯乙烷和三氯乙烯；醇类如环己醇，戊醇和亚乙基二醇；酮如异佛尔酮，环己酮和环己烯基环己烷；醚如乙二醇-乙醚，二乙醚和甲乙醚；酯如乙酸异丙酯，乙酸苄酯和邻苯二甲酸甲酯；酰胺如二甲基甲酰胺；以及它们的混合物。
矿物粉末可用作固体载体，其可以是氧化粉末如硅藻土和熟石灰；磷酸盐粉末如磷灰石；硫酸盐粉末如石膏以及硅酸盐粉末如滑石，pyroferrite，粘土，高岭土，膨润土，酸性白土，白炭，石英和硅酸。
作为表面活性剂，可以使用任意的阴离子表面活性剂如烷基硫酸盐，烷基苯磺酸盐，二烷基磺基琥珀酸盐以及萘磺酸和甲醛的缩合物；非离子表面活性剂如聚氧乙烯烷基醚，聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯烷基胺和脂肪酸脱水山梨醇酯；阳离子表面活性剂如脂肪酸烷基胺盐和季铵盐；以及两性离子表面活性剂如氨基酸和甜菜碱。
除草组合物的可湿性粉剂一般可以通过将10-55重量％的三酮衍生物，40-88重量％的固体载体和2-5重量％的表面活性剂混合制成。乳油一般可以通过将20-50重量％的三酮衍生物，35-75重量％的溶剂和5-15重量％的表面活性剂混合制成。粉剂一般可以通过将1-15重量％的三酮衍生物，80-97重量％的固体载体和2-5重量％的表面活性剂混合制成。颗粒剂一般可以通过将1-15重量％的三酮衍生物，80-97重量％的固体载体和2-5重量％的表面活性剂混合制成。
除结构式(Ⅰ)的三酮衍生物外，本发明除草组合物可以进一步含有，如需要，另一种本领域已知的除草活性化合物，其可以选自苯氧基类除草剂、二苯醚类除草剂、三嗪类除草剂、取代脲类除草剂、氨基甲酸酯类除草剂、硫羟氨基甲酸酯类除草剂、酰苯胺类除草剂、吡唑除草剂、磷酸类除草剂、磺酰脲类除草剂和噁二连氮类除草剂。
如需要，本发明除草组合物可以进一步含有杀虫剂，抗菌素，植物生长调节剂和肥料。
参考以下的制备实施例和除草活性实施例，可更详细地描述本发明。然而，本发明并不限制于此。
制备实施例1
合成6-(1，3-二氧代环己烷-2-基)-5-甲基二氢苯并噻喃1，1-二氧化物(化合物1)
向0.80g(3.3mmol)5-甲基二氢苯并噻喃-6-羧酸1，1-二氧化物的4ml 1，2-二氯乙烷悬浮液中，加入0.29ml(1.2当量，4.0mmol)的亚硫酰氯并回流加热1小时30分钟。减压下蒸发掉过量的亚硫酰氯和1，2-二氯乙烷，随后加入1.6ml乙腈。将所得混合物在冰水浴中冷却后，向其中溶解0.44g(1.2当量，3.9mmol)1，3-环己烷二酮并将含有0.55ml(1.2当量，3.9mmol)三乙基胺的2.4ml乙腈逐滴加入混合物中，制得溶液，然后，在冰水浴中搅拌30分钟并再搅拌2小时，直到温度回到室温。然后，向反应溶液中加入0.55ml(1.2当量，3.9mmol)三乙基胺和0.10ml(0.33当量，1.1mmol)丙酮合氰化氢，随后40℃搅拌3小时。在减压下蒸发掉乙腈后，向混合物中加入冰水和10ml 10％氢氧化钠水溶液，然后用二氯甲烷洗涤。加入20ml浓盐酸后，将反应溶液用二氯甲烷抽提2次，并用无水硫酸钠干燥。减压下蒸发掉溶剂后，获得0.88g(79％产率)的6-(1，3-二氧代环己烷-2-基)-5-甲基二氢苯并噻喃1，1-二氧化物。1H-NMR(核磁共振)分析和IR(红外)分析结果列于下：
1H-NMR(CDCl3)：1.9-3.1(m，10H)，2.14(s，3H)，3.2-3.5(m，2H)，7.08(d，1H)，7.82(d，1H)
IR(KBr)：3500，2990，1690，1550，1300，1135cm-1
制备实施例2-13
合成化合物2-13
除了用相应的羧酸替代5-甲基二氢苯并噻喃-6-羧酸1，1-二氧化物以外，以与制备实施例1相同的方式制备化合物2-13。1H-NMR(核磁共振)分析和IR(红外)分析结果列于表2。
表2
化合物 1H-NMR(ppm)
序号 内标物：四氢呋喃 IR(cm-1)
溶剂：重氯仿(a)：重丙酮 KBr压片法
2 2.0-3.0(m，10H)，2.08(s，3H)，2.7l(s，3H)， 3450，2950，1680，
3.3-3.5(m，2H)，6.84(s，1H) 1560，1295，1125
3 1.33(d，3H)，1.9-2.9(m，8H)，2.17(s，3H)，2.70(s，3H)， 3450，2970，1675，
3.2-3.9(m，3H)，6.83(s，1H) 1550，1280，1115
4 1.04(t，3H)，1．1-3.8(m，13H)，2.15(s，3H)，2.70(s，3H)，3450，2950，1675，
6.82(s，1H) 1540，1280，1105
5 0.9-3.9(m，18H)，2.16(s，3H)，2.70(s，3H)，6.81(s，1H) 3550，2975，1685，
1565，1290，1120
6 0.8-3.9(m，20H)，2.15(s，8H)，2.69(s，3H)，6.81(s，1H) 3550，2950，1680，
1570，1295，1120
7 0.99(d，3H)，1.05(d，3H)，1.2-3.1(m，1lH)，2.19(s，3H)， 3450，2980，1690
2.64(s，3H)，3.2-3.8(m，3H)，6.92(s，1H)(a) 1565，1300，1130
8 1.8-3.2(m，10H)，3.3-3.5(m，2H)，7.22(d，1H)， 3500，2955，1680，
7.83(d，1H) 1560，1315，1145
9 1.41(d，3H)，2.1-4.0(m，11H)，7.34(d，1H)， 3450，2950，1680，
7.84(d，1H)(a) 1575，1300，1135
10 1.09(t，3H)，1.2-3.9(m，13H)，7.34(d，1H)，7.84(d，1H) 3500，2995，1685，
1575，1300，1140
11 2.0-3.2(m，10H)，2.73(s，3H)，3.3-3．5(m，2H).
6.96(s，1H)
3490，2960，1685，
1565，1300，1150
12 1.40(d，3H)，1.9-3.1(m，8H)，2.73(s，3H)，
3.2-4.0(m，3H)，6.95(s，1H)
3450，2950，1680，
1570，1305，1125
13 1.05(t，3H)，1.2-2.8(m，10H)，2.65(s.3H)，
3.1-3.9(m，3H)，7.04(s.1H)(a)
3500，2950，1680，
1590，1290，1130
(1)除草组合物的制备
将97重量份滑石(商品名Zeaklite，Zeaklite Kogyo Co.，Ltd.)作为载体，1.5重量份烷芳基磺酸钠(商品名Neoperex，Kao AtlasCo.，Ltd.)作为表面活性剂和1.5重量份的非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂(商品名Solpol 800A，Toho Kagaku Kogyo Co.，Ltd.)粉碎并混合均匀，获得可湿性粉剂的载体。
每种除草组合物都是通过将粉碎并均匀混合的90重量份可湿性粉剂载体与10重量份的本发明化合物混合而制备。以同样的方式，制备使用以下化合物(A)的除草组合物的对比实施例1。
化合物(A)：公开于WO97/03064中的化合物
(2)对除草活性和作物伤害的评估
通过以下公式计算的剩余植物比例，获得除草活性和作物伤害的评估结果：
剩余植物比例=(处理盆中的剩余植物重量/未处理盆中的剩余植物重量)×100
评估结果
除草效果 剩余植物比例(％)
0 81-100
1 61-80
2 41-60
3 21-40
4 1-20
5 0
对作物伤害程度 剩余植物比例(％)
- 100
± 95-99
+ 90-94
++ 80-89
+++ 0-79
(3)生物学试验(在作物田中叶面处理；除草实施例1-13和除草对
比实施例A)
将苍耳，苘麻，藜，豚草，马唐和狗尾草以及玉米的种子各自播种在装有田间土壤的1/5000Wagner花盆中，并用土覆盖。将花盆保持在温室中发芽。当植物生长到3-4叶期时，用含有(1)制备的每种除草组合物的水分散剂对植物进行叶面均匀喷雾，使用量为2000升/公顷。将处理的植物和未处理的对照样保持在温室中30天，然后根据(2)中提到的评估方法评估除草效果和对作物的伤害程度。结果列于表3。
表3
(叶面处理)实施例号 施用量 除草效果 对作物的伤害 (g/公顷) (a) (b) (c) (d) (e) (f) 玉米1 160 5 5 5 5 4 4 -2 160 4 5 5 5 4 4 -3 160 5 5 5 5 4 4 -4 160 5 5 5 5 5 5 -5 160 5 5 5 5 5 4 -6 160 4 4 4 4 4 4 -7 160 5 5 5 5 5 5 -8 160 5 5 5 5 5 4 -9 160 4 5 5 5 4 4 -10 160 4 5 5 5 4 4 -11 160 4 5 5 5 4 4 -12 160 4 4 4 4 4 4 -13 160 5 5 5 5 4 4 - A 160 5 5 5 5 1 1 -(a)苍耳(b)苘麻(c)藜(d)豚草(e)马唐(f)狗尾草
表3中的结果显示，本发明除草组合物在很小的施用量下可以控制田间各种杂草生长而对玉米没有任何伤害。而对比化合物(A)对控制禾本科杂草如马唐和狗尾草生长的效果则差。