一种具有除草活性的吡啶氧基苯氧基丙酰胺化合物及其合成方法和用途
技术领域
本发明属于有机分子合成领域，涉及一种具有除草活性的吡啶氧基苯氧基丙酰胺化合物及其合成方法和用途，具体涉及一种新化合物(R)-2-(4-((5-氯-3-氟吡啶-2-基)氧基)苯氧基)-N-(2-氟苯基)-N-甲基丙酰胺及其合成方法和用途。
背景技术
炔草酯(Clodinafop-propargyl)，化学名：(R)-2-[4-(5-氯-3-氟-2-吡啶氧基)苯氧基]丙酸丙炔酯，属于芳氧苯氧丙酸类除草剂，能有效抑制类酯的生物合成，为乙酰辅敏A羟化酶抑制剂，是选择性内吸传导型苗后茎叶处理剂。药剂由植物叶片、叶鞘吸收后传导分生组织，抑制乙酰辅酶A羧化酶，从而抑制脂肪酸生物合成，最终导致杂草死亡。耐药作物体内分解成无活性的代谢物。炔草酯在土壤中很快降解为游离酸苯基和吡啶部分进入土壤。此外，炔草酯有一定程度的药害，在低温下会杀死小麦等农作物，因此炔草酯在使用过程中必须与安全剂混用，应用于小麦田除草，能防治小麦田鼠尾看麦娘、燕麦草、黑麦草、普通早熟禾、狗尾草等禾本科杂草。但是，炔草酯在碱性条件下容易水解，使其在生产、保存上受到了限制。
因此，有必要进一步研发保存性能更好的除草剂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种新化合物(R)-2-(4-((5-氯-3-氟吡啶-2-基)氧基)苯氧基)-N-(2-氟苯基)-N-甲基丙酰胺
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
如结构式(Ⅲ)所示的化合物：
式(Ⅲ)所示化合物的化学名称：(R)-2-(4-((5-氯-3-氟吡啶-2-基)氧基)苯氧基)-N-(2-氟苯基)-N-甲基丙酰胺。英文名称：(R)-2-(4-((5-chloro-3-fluoropyridin-2-yl)oxy)phenoxy)-N-(2-fluorophenyl)-N-methylpropanamide。
本发明的另一个目的是提供式(Ⅲ)所示化合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)、化合物Ⅳ((R)-2-(4-((5-氯-3-氟吡啶-2-基)氧基)苯氧基)丙酸)与氯化试剂进行氯化反应得到化合物Ⅰ((R)-2-(4-((5-氯-3-氟吡啶-2-基)氧基)苯氧基)丙酰氯)；
其中，X为氯化试剂；
步骤(2)、以化合物Ⅰ和2-氟-N-甲基苯胺为原料，以无机碱为催化剂，反应得到式(Ⅲ)所示化合物；
步骤(1)中，化合物Ⅳ与氯化试剂的摩尔比为1:1.5～2，优选1:1.5。
所述的氯化试剂为五氯化磷、三氯氧磷、草酰氯、氯化亚砜或磺酰氯；由于氯化亚砜反应结束后后处理方便，无残留，所述的氯化试剂优选为氯化亚砜。
反应溶剂为溶剂为甲苯。
化合物Ⅳ与甲苯的摩尔比为1:5～10，优选为1:7。
步骤(2)中，化合物Ⅰ与化合物Ⅱ的摩尔比为1:1～1.05，优选为1:1。
反应溶剂为甲苯，化合物Ⅰ与甲苯的摩尔比为1:3～1:8，优选为1:5。
化合物Ⅰ与无机碱的摩尔比为1:3～1:6，优选为1:6。
所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾，优选为氢氧化钠。
具体的，式(Ⅲ)所示化合物的制备方法包括以下步骤：
步骤(1)、在温度60～65℃下，将化合物Ⅳ溶解在反应溶剂中，滴加氯化试剂，滴加结束后升温至80℃，保温反应2h；
步骤(2)、将化合物Ⅱ、催化剂和反应溶剂混合，保持温度在20～25℃，将步骤(1)反应液滴加至混合液中，滴加完毕后20～25℃反应2h；反应结束，反应液过滤，采用10％盐酸调节滤液pH值至2，分层，有机相旋蒸去除溶剂，以含水乙醇为重结晶溶剂，在温度0～5℃下结晶，过滤，烘干，得目标产物。
所述的含水乙醇为90％乙醇。
本发明的另一个目的是提供式(Ⅲ)所示的化合物在农作物除草方面的用途，优选在防除禾本科杂草、阔叶杂草方面的用途，更优选防除在水稻、小麦田中禾本科杂草如稗草、千金子、马唐等和阔叶杂草的用途，对上述禾本科杂草具有良好的防治性能，对水稻、小麦尤其是低温下的小麦作物安全。
本发明的另一个目的是提供一种除草组合物，它以式(Ⅲ)所示的化合物为有效成分或主要有效成分，辅以农药上可接受的助剂制成农药上可接受的剂型。
所述的除草组合物中有效成分的质量含量为2～95％，优选5～80％。
本领域技术人员可以采用已知的方法将除草组合物制备成各种剂型，如可以将有效成分与助剂如溶剂、固体载体，需要时可以与表面活性剂一起均匀混合、研磨，制备成所需要的剂型，例如可湿性粉剂、悬浮剂、可分散油悬浮剂、水乳剂、乳油、水分散粒剂等。根据除草组合物的性质以及施用组合物所要达到的目的和环境情况，可以选择将组合物以喷雾、弥雾、喷粉、撒播或泼浇等之类的方法施用。施用方法包括：将除草组合物用于植物生长的地上部分，特别是叶部或叶面。施用的频率和施用量取决于防除对象的生物学和气候生存条件。可以将植物的生长场所，如稻田，用组合物的液体制剂浸湿，或者将组合物以固体形式施用于土壤中，如以颗粒形式(土壤施用)，组合物可以由土壤经植物根部进入植物体内(内吸作用)。
上述的溶剂可选自：芳香烃，优选含8～12个碳原子，如二甲苯混合物或取代的苯；酞酸酯类，如酞酸二丁酯或酞酸二辛酸；脂肪烃类，如环已烷或石蜡；醇和乙二醇和它们的醚和酯，如乙醇，乙二醇，乙二醇单甲基；酮类，如环已酮；强极性的溶剂，如N-甲基-2-吡咯烷酮，二甲基亚砜或二甲基甲酰胺；或植物油，如大豆油。
上述的固体载体，如用于粉剂和可分散剂的通常是天然矿物填料，例如滑石、高岭土，蒙脱石或活性白土。为了管理组合物的物理性能，也可以加入高分散性硅酸或高分散性吸附聚合物载体，例如粒状吸附载体或非吸附载体，合适的粒状吸附载体是多孔型的，如浮石、皂土或膨润土；合适的非吸附载体如方解石或砂。另外，可以使用大量的无机性质或有机性质的预制成粒状的材料作为载体，特别是白云石。
根据本发明的除草组合物中的有效成分的化学性质，合适的表面活性剂为木质素磺酸、萘磺酸、苯酚磺酸、碱土金属盐或胺盐，烷基芳基磺酸盐，烷基硫酸盐，烷基磺酸盐，脂肪醇硫酸盐，脂肪酸和硫酸化脂肪醇乙二醇醚，还有磺化萘和萘衍生物与甲醛的缩合物，萘或萘磺酸与苯酚和甲醛的缩合物，聚氧乙烯辛基苯基醚，乙氧基化异辛基酚，辛基酚，壬基酚，烷基芳基聚乙二醇醚，三丁基苯聚乙二醇醚，三硬脂基苯基聚乙二醇醚，烷基芳基聚醚醇，乙氧基化蓖麻油，聚氧乙烯烷基醚，氧化乙烯缩合物，乙氧基化聚氧丙烯，月桂酸聚乙二醇醚缩醛，山梨醇酯，木质素亚硫酸盐废液和甲基纤维素。
发明人对本发明化合物Ⅲ进行稳定性试验(见表1)，相对于炔草酯，本发明吡啶氧基苯氧基丙酰胺化合物在酸碱性条件下(pH＝5～9)更加稳定。
表1.不同pH值条件下炔草酯与本发明化合物Ⅲ的水解速率对照表
注：
pH＝5：35ml(0.2mol/L氢氧化钠)+100ml(0.04mol/L醋酸+0.04mol/L磷酸+0.04mol/L硼酸)水溶液。
pH＝7：52.5ml(0.2mol/L氢氧化钠)+100ml(0.04mol/L醋酸+0.04mol/L磷酸+0.04mol/L硼酸)水溶液。
pH＝9：67.7ml(0.2mol/L氢氧化钠)+100ml(0.04mol/L醋酸+0.04mol/L磷酸+0.04mol/L硼酸)水溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明吡啶氧基苯氧基丙酰胺化合物在酸碱性条件下均稳定。本发明吡啶氧基苯氧基丙酰胺化合物对稗草、千金子、马唐等禾本科杂草具有良好的防治性能，其使用剂量小，对水稻、小麦类农作物的正常生长无任何不利影响，不需加入安全剂，尤其是低温下的小麦作物安全。
具体实施方式
实施例1
在1000ml三口瓶中加入322g甲苯、115.8g化合物Ⅳ，在温度60～65℃下搅拌30min，在1小时左右内滴加119g氯化亚砜，滴加结束，升温至80℃保温2h，得到含化合物Ⅰ的反应液。
在2000ml三口烧瓶中加入62.5g化合物Ⅱ、230g甲苯、120g氢氧化钠，搅拌；保持温度在20～25℃，在1.5小时左右内将含化合物Ⅰ的反应液滴加至含化合物Ⅱ的混合液中，滴加结束后，20～25℃保温2h。反应结束，过滤去除反应生成的无机盐及过量的无机碱，滤液滴加10％盐酸调节pH值至2，分层，有机相旋蒸，加入300g 90％乙醇，0～5℃结晶，过滤，干燥，得化合物Ⅲ(白色固体)196g，含量96.4％，收率93.60％。
化合物Ⅲ鉴定为(R)-2-(4-((5-氯-3-氟吡啶-2-基)氧基)苯氧基)-N-(2-氟苯基)-N-甲基丙酰胺。
1H NMR(DMSO-d6,300MHz)δ：7.93(s,1H),7.70(d,1H),7.22(m,3H),7.13-7.15(m,5H),6.82(d,2H),4.94(dd,1H),3.42(s,3H),1.56(d,3H)。
实施例2
在1000ml三口瓶中加入322g甲苯、115.8g化合物Ⅳ，在温度60～65℃下搅拌30min，在1小时左右内滴加氯化亚砜89.2g，滴加结束，升温至80℃保温2h，备用。
在2000ml三口烧瓶中加入62.5g化合物Ⅱ、230g甲苯，120g氢氧化钠，搅拌，保持温度在20～25℃，在1.5小时左右内将含化合物Ⅰ的反应液滴加至含化合物Ⅱ的混合液中，滴加结束后保温2h。反应结束，过滤，滤液滴加10％盐酸调节pH值至2，分层，有机相旋蒸，加入300g 90％乙醇，0～5℃结晶，过滤，干燥，得成品202g，含量98.2％，收率96.46％。
实施例3
在1000ml三口瓶中加入322g甲苯、115.8g化合物Ⅳ，在温度60～65℃下搅拌30min，在1小时左右内滴加氯化亚砜89.2g，滴加结束，升温至80℃保温2h，备用。
在2000ml三口烧瓶中加入62.5g化合物Ⅱ、230g甲苯，168g氢氧化钾，搅拌，保持温度在20～25℃，在1.5小时左右内将含化合物Ⅰ的反应液滴加至含化合物Ⅱ的混合液中，滴加结束后保温2h。反应结束，过滤，滤液滴加10％盐酸调节pH值至2，分层，有机相旋蒸，加入300g 90％乙醇，0～5℃结晶，过滤，干燥，得成品194g，含量97.4％，收率92.64％。
实施例4
在1000ml三口瓶中加入322g甲苯、115.8g化合物Ⅳ，在温度60～65℃下搅拌30min，在1小时左右内滴加氯化亚砜89.2g，滴加结束，升温至80℃保温2h，备用。
在2000ml三口烧瓶中加入65.7g化合物Ⅱ、230g甲苯，120g氢氧化钠，搅拌，保持温度在20～25℃，在1.5小时左右内将含化合物Ⅰ的反应液滴加至含化合物Ⅱ的混合液中，滴加结束后保温2h。反应结束，过滤，滤液滴加10％盐酸调节pH值至2，分层，有机相旋蒸，加入300g 90％乙醇，0～5℃结晶，过滤，干燥，得成品201g，含量98.3％，收率95.98％。
实施例5
在1000ml三口瓶中加入322g甲苯、115.8g化合物Ⅳ，在温度60～65℃下搅拌30min，在1小时左右内滴加氯化亚砜89.2g，滴加结束，升温至80℃保温2h，备用。
在2000ml三口烧瓶中加入62.5g化合物Ⅱ、230g甲苯，318g碳酸钠，搅拌，保持温度在20～25℃，在1.5小时左右内将含化合物Ⅰ的反应液滴加至含化合物Ⅱ的混合液中，滴加结束后保温2h。反应结束，过滤，滤液滴加10％盐酸调节pH值至2，分层，有机相旋蒸，加入300g 90％乙醇，0～5℃结晶，过滤，干燥，得成品163g，含量86.2％，收率77.84％。
实施例6
在1000ml三口瓶中加入322g甲苯、115.8g化合物Ⅳ，在温度60～65℃下搅拌30min，在1小时左右内滴加氯化亚砜89.2g，滴加结束，升温至80℃保温2h，备用。
在2000ml三口烧瓶中加入62.5g化合物Ⅱ、230g甲苯、80g氢氧化钠，搅拌，保持温度在20～25℃，在1.5小时左右内将含化合物Ⅰ的反应液滴加至含化合物Ⅱ的混合液中，滴加结束后保温2h。反应结束，过滤，滤液滴加10％盐酸调节pH值至2，分层，有机相旋蒸，加入300g 90％乙醇，0～5℃结晶，过滤，干燥，得成品173g，含量88.7％，收率82.61％。
实施例7
15％可湿性粉剂
化合物Ⅲ15％(重量百分含量，下同)，木质素磺酸钠6％，烷基磺酸盐5％，白炭黑8％，高岭土补足至100％。
将化合物Ⅲ与木质素磺酸钠、烷基磺酸盐、白炭黑和高岭土按比例充分混合，经超细粉碎机粉碎后制得15％可湿性粉剂。
实施例8
35％可湿性粉剂
化合物Ⅲ35％，皂土3％，烷基磺酸盐3％，白炭黑5％，硅藻土补足至100％。
将化合物Ⅲ与皂土、烷基磺酸盐、白炭黑和硅藻土按比例充分混合，经超细粉碎机粉碎后制得35％可湿性粉剂。
实施例9
15％微乳剂
化合物Ⅲ15％，丙二醇40％，烷基芳基聚乙二醇醚10％，水补足至100％。
实施例10
试验药剂：实施例7制备的15％可湿性粉剂；对照药剂：15％炔草酯可湿性粉剂(先正达)。
如表1，试验共设三个处理，各处理均重复5次，每小区面积为20m2，随机区组排列。
于12月底上午施药，次数为1次，使用茎叶喷雾法均匀喷雾。施药时禾本科杂草处于3～6叶期，小麦处于6～7叶期。
施药前调查杂草基数，药后15d、21d、45d调查残留杂草株数。如有药害发生，根据药害分级标准，记录药害类型和程度。试验结果见表2。
表2.各处理对杂草的株防效和鲜重防效
注：总草包括稗草、马唐、千金子等禾本科杂草以及阔叶杂草。
以上处理均未见小麦生长期有明显异常。本发明吡啶氧基苯氧基丙酰胺化合物在施用量减半的情况下，仍然能够获得与炔草酯相近或更优的除草效果，且除草谱更广，更有利于农业生产中使用。
