3-(2-呋喃亚甲基)喹啉酮类化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及农药领域，特别涉及3-(2-呋喃亚甲基)喹啉酮类化合物及其制备方法和应用。
背景技术
众所周知，呋喃环是一富电子体系，容易同多种生物酶形成分子间氢键，因此，一些含呋喃环的化合物，无论是天然的还是人工合成的都具有广谱的生物活性，例如，抑菌、抗病毒、抗肿瘤、杀虫和除草等。同时，这些化合物通常都具有高效、低毒、对非靶标生物安全、在环境中容易降解、有害生物不容易产生抗性等特点，所以，在农药的研究和开发过程中，含呋喃环的化合物显示出越来越重要的作用。
噻吩是杂环化合物中重要的一员，起着非常重要的作用。噻吩衍生物的研究在医药和农药化学中也有着十分主要的作用。噻吩衍生物具有各种各样的生物活性，例如，抑菌、抗病毒、抗肿瘤、消炎、杀虫和除草等。同时，含噻吩环的化合物通常都具有高效、低毒、对非靶标生物安全、在环境中容易降解、有害生物不容易产生抗性等特点，并且不断有结构新颖、性能优异的化合物问世。所以，在农药的研究和开发过程中，含噻吩环的化合物将受到更为广泛的关注，成为新农药创制的热点。
到目前为止，还未见有3-(2-呋喃亚甲基)喹啉酮类化合物作为杀虫剂和蔬菜种子发芽促进剂使用的报道。
发明内容
本发明解决的第一个技术问题是提供一种作为杀虫剂和蔬菜种子发芽促进剂的化合物。
本发明的化合物，其结构式为式Ⅰ所示的化合物：
其中，R为氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4羟烷基或卤素。
在一种实施方式中，R为氢、甲基、乙基、甲氧基、羟甲基、氯或溴。
在具体的实施方式中，其结构式如下：
本发明解决的第二个技术问题是提供一种化合物的制备方法。
所述的化合物的制备方法，包括以下步骤：
a、将2-氨基苯乙酮溶解无水乙醇中，再向其中加入NaOH乙醇溶液，然后加入化合物A和无水乙醇的混合液，在0～5℃下反应；
b、反应完成后，调节反应液的pH值至中性，然后向反应液中加入对甲苯磺酸，在65～70℃下反应；
c、反应完成后，将反应液倒入冰水中，用三乙胺调节溶液的pH为7～9，至沉淀析出，过滤，得到沉淀，将沉淀用水洗涤，再用无水乙醇重结晶得到喹啉酮中间体；
d、将喹啉酮中间体溶解在四氢呋喃中，向其中加入叔丁醇钾；再加入糠醛和四氢呋喃的混合液，在20～30℃下反应，反应完成后，除去溶剂，得到固体混合物，再用硅胶柱层析分离得到目标化合物；
其中，所述化合物A为
本发明还提供所述的化合物在制备防治害虫药物中的应用。
本发明的化合物，具有优异的杀虫效果。
在一种实施方式中，所述害虫为仓储害虫；
在一种实施方式中，所述害虫为玉米象、谷蠧或赤拟谷盗；
在另一种的实施方式中，当害虫为玉米象时，所述化合物为化合物1或化合物2；当害虫为谷蠧时，所述化合物为化合物2、化合物3或化合物4；当害虫为赤拟谷盗时，所述化合物为化合物1或化合物3；
在具体的实施方式中，当害虫为玉米象时，所述化合物为化合物2；当害虫为谷蠧时，所述化合物为化合物2；当害虫为赤拟谷盗时，所述化合物为化合物3。
本发明还提供所述化合物在制备种子发芽促进剂中的应用。
研究发现，本发明化合物，可以促进种子发芽，提高种子发芽率，可制备为种子发芽促进剂使用。
在一种实施方式中，所述种子为蔬菜种子。
在具体的实施方式中，所述蔬菜种子为黄瓜种子、青椒种子、番茄种子或芹菜种子。
在一种具体的实施方式中，当所述蔬菜种子为黄瓜种子时，所述化合物为化合物4；当所述蔬菜种子为青椒种子时，所述化合物为化合物1；当所述蔬菜种子为番茄种子时，所述化合物为化合物2；当所述蔬菜种子为芹菜种子时，所述化合物为化合物1。
本发明的有益效果：
本发明将呋喃环和噻吩环引入喹啉酮的分子结构中，合成了一些3-(2-呋喃亚甲基)喹啉酮类化合物，发现了一些结构新颖、活性优异的活性化合物或活性先导化合物，合成过程简单，合成的化合物对仓储害虫有较好的毒杀效果，对蔬菜种子的发芽有较好的促进作用，将为新农药的创制奠定较好的基础。
附图说明
图1为实施例1化合物的核磁氢谱图。
图1-a为实施例1化合物核磁氢谱图的局部细节图。
图2为实施例1化合物的核磁碳谱图。
图3为实施例1化合物的高分辨质谱图。
图4为实施例2化合物的核磁氢谱图。
图5为实施例2化合物的核磁碳谱图。
图6为实施例2化合物的高分辨质谱图。
图7为实施例3化合物的核磁氢谱图。
图7-a为实施例3化合物核磁氢谱图的局部细节图。
图8为实施例3化合物的核磁碳谱图。
图9为实施例3化合物的高分辨质谱图。
图10为实施例4化合物的核磁氢谱图。
图10-a为实施例4化合物核磁氢谱图的局部细节图。
图11为实施例4化合物的核磁碳谱图。
图12为实施例4化合物的高分辨质谱图。
具体实施方式
本发明的化合物，其结构式为式Ⅰ所示的化合物：
其中，R为氢、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4羟烷基或卤素。
在一种实施方式中，R为氢、甲基、乙基、甲氧基、羟甲基、氯或溴。
在具体的实施方式中，其结构式如下：
本发明解决的第二个技术问题是提供一种化合物的制备方法。
本发明所述的化合物，可采用常规的化学方法制备得到。
在一种实施方式中，可采用如下反应过程制备得到：
其中，所述R为氢原子、甲基、乙基、甲氧基、羟甲基、氯原子或溴原子。
具体可以采用以下步骤：
a、将2-氨基苯乙酮溶解无水乙醇中，再向其中加入NaOH乙醇溶液，在冰浴中搅拌，然后加入化合物A和无水乙醇的混合液，在0～5℃下反应；
其中，所述化合物A为
b、反应完成后，调节反应液的pH值至中性，然后向反应液中加入对甲苯磺酸，在65～70℃下反应；
c、反应完成后，将反应液倒入冰水中，用三乙胺调节溶液的pH为7～9，至沉淀析出，过滤，用水洗涤沉淀至洗涤水呈中性，再将沉淀用无水乙醇重结晶得到喹啉酮中间体；
d、将喹啉酮中间体溶解在四氢呋喃中，向其中加入叔丁醇钾；再加入糠醛和四氢呋喃的混合液，在20～30℃下反应，反应完成后，除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析分离得到所述的目标化合物。
本发明的化合物，具有优异的杀虫效果。
在一种实施方式中，所述害虫为仓储害虫；
在一种实施方式中，所述害虫为玉米象、谷蠧或赤拟谷盗；
在另一种的实施方式中，当害虫为玉米象时，所述化合物为化合物1或化合物2；当害虫为谷蠧时，所述化合物为化合物2、化合物3或化合物4；当害虫为赤拟谷盗时，所述化合物为化合物1或化合物3；
在具体的实施方式中，当害虫为玉米象时，所述化合物为化合物2；当害虫为谷蠧时，所述化合物为化合物2；当害虫为赤拟谷盗时，所述化合物为化合物3。
本发明化合物，可以促进种子发芽，提高种子发芽率，可制备为种子发芽促进剂使用。
在一种实施方式中，所述种子为蔬菜种子。
在具体的实施方式中，所述蔬菜种子为黄瓜种子、青椒种子、番茄种子或芹菜种子。
在一种具体的实施方式中，当所述蔬菜种子为黄瓜种子时，所述化合物为化合物4；当所述蔬菜种子为青椒种子时，所述化合物为化合物1；当所述蔬菜种子为番茄种子时，所述化合物为化合物2；当所述蔬菜种子为芹菜种子时，所述化合物为化合物1。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
化合物1：
将0.01mol 2-氨基苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将0.01mol噻吩-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，用10％的HCl调节溶液的pH值至中性。然后向反应混合物中加入0.01mol的对甲苯磺酸，在65～70℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，将反应液倒入100mL冰水中，用三乙胺调节溶液的pH为7～9，有沉淀析出，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，再用无水乙醇重结晶得到喹啉酮中间体。
将0.01mol自制的中间体溶解在10mL四氢呋喃中，向其中加入0.001mol的叔丁醇钾。将0.01mol糠醛和10mL四氢呋喃的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在20～30℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:10的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
橘红色颗粒状晶体；收率：80％；其氢谱见图1，碳谱见图2，高分辨质谱见图3，具体的，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):7.98(1H,d,J＝1.6Hz),7.69(1H,dd,J＝8.0,1.6Hz),7.64(1H,d,J＝3.6Hz),7.46(1H,s),7.35-7.31(1H,m),7.29(1H,dd,J＝5.2,1.2Hz),7.09(1H,d,J＝3.6Hz),6.96(1H,dt,J＝3.6,1.2Hz),6.90(1H,dd,J＝5.2,3.6Hz),6.84(1H,d,J＝8.0Hz),6.72(1H,dd,J＝3.6,1.6Hz),6.68-6.64(1H,m),6.51(1H,d,J＝3.2Hz)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):182.08,151.06,150.70,147.17,146.91,135.94,130.79,127.72,127.22,125.40,125.31,121.76,119.66,118.24,117.54,116.63,113.41,52.26；HRMS(ESI)m/z:Calcd for C18H13NO2S[M+H]+:308.0740,Found:308.0732.
实施例2：
化合物2：
将0.01mol 2-氨基苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将0.01mol 5-甲基噻吩-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，用10％的HCl调节溶液的pH值至中性。然后向反应混合物中加入0.01mol的对甲苯磺酸，在65～70℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，将反应液倒入100mL冰水中，用三乙胺调节溶液的pH为7～9，有沉淀析出，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，再用无水乙醇重结晶得到喹啉酮中间体。
将0.01mol自制的中间体溶解在10mL四氢呋喃中，向其中加入0.001mol的叔丁醇钾。将0.01mol糠醛和10mL四氢呋喃的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在20～30℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:10的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
橘红色针状晶体；收率：85％；其氢谱见图4，碳谱见图5，高分辨质谱见图6，具体的，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):7.98(1H,d,J＝1.6Hz),7.67(1H,dd,J＝7.6,1.2Hz),7.59(1H,d,J＝3.2Hz),7.43(1H,s),7.34-7.30(1H,m),7.08(1H,d,J＝3.6Hz),6.81(1H,d,J＝4.0Hz),6.73-6.71(2H,m),6.67-6.63(1H,m),6.56(1H,dd,J＝3.6,1.2Hz),6.41(1H,d,J＝3.2Hz),2.29(3H,s)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):182.08,151.07,150.73,147.16,144.16,135.91,130.75,127.70,125.24,125.14,121.62,119.61,118.20,117.46,116.61,113.40,52.33,15.33；HRMS(ESI)m/z:Calcd for C19H15NO2S[M+H]+:322.0896,Found:322.0898.
实施例3：
化合物3：
将0.01mol 2-氨基苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将0.01mol 5-氯噻吩-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，用10％的HCl调节溶液的pH值至中性。然后向反应混合物中加入0.01mol的对甲苯磺酸，在65～70℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，将反应液倒入100mL冰水中，用三乙胺调节溶液的pH为7～9，有沉淀析出，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，再用无水乙醇重结晶得到喹啉酮中间体。
将0.01mol自制的中间体溶解在10mL四氢呋喃中，向其中加入0.001mol的叔丁醇钾。将0.01mol糠醛和10mL四氢呋喃的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在20～30℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:10的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
橘红色粉末；收率：86％；其氢谱见图7，碳谱见图8，高分辨质谱见图9，具体的，1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):8.00(1H,d,J＝1.6Hz),7.69(1H,dd,J＝8.0,1.6Hz),7.66(1H,d,J＝3.6Hz),7.49(1H,s),7.37-7.33(1H,m),7.13(1H,d,J＝3.6Hz),6.90(1H,d,J＝4.0Hz),6.85(1H,d,J＝8.0Hz),6.80(1H,dd,J＝3.6,0.8Hz),6.73(1H,dd,J＝3.6,2.0Hz),6.70-6.66(1H,m),6.43(1H,d,J＝3.2Hz)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):181.75,150.90,150.38,147.43,146.19,136.09,129.78,127.77,127.03,127.00,125.17,122.26,120.17,118.30,117.89,116.67,113.51,52.42；HRMS(ESI)m/z:Calcd for C18H12ClNO2S[M+H]+:342.0350,Found:342.0332.
实施例4：
化合物4：
将0.01mol 2-氨基苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将0.01mol 5-溴噻吩-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，用10％的HCl调节溶液的pH值至中性。然后向反应混合物中加入0.01mol的对甲苯磺酸，在65～70℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，将反应液倒入100mL冰水中，用三乙胺调节溶液的pH为7～9，有沉淀析出，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，再用无水乙醇重结晶得到喹啉酮中间体。
将0.01mol自制的中间体溶解在10mL四氢呋喃中，向其中加入0.001mol的叔丁醇钾。将0.01mol糠醛和10mL四氢呋喃的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在20～30℃下反应，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:10的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
砖红色粉末；收率：81％；其氢谱见图10，碳谱见图11，高分辨质谱见图12，具体的，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):8.00(1H,d,J＝2.0Hz),7.69(1H,dd,J＝8.0,1.6Hz),7.66(1H,d,J＝3.6Hz),7.48(1H,s),7.37-7.33(1H,m),7.13(1H,d,J＝3.2Hz),7.01(1H,d,J＝3.6Hz),6.85(1H,d,J＝8.0Hz),6.78(1H,dd,J＝4.0,1.2Hz),6.73(1H,dd,J＝3.6,2.0Hz),6.70-6.66(1H,m),6.44(1H,d,J＝3.2Hz)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):181.76,150.90,150.40,148.83,147.44,136.09,130.56,129.82,127.77,126.18,122.20,120.17,118.28,117.88,116.67,113.52,110.10,52.43；HRMS(ESI)m/z:Calcd forC18H12BrNO2S[M+H]+:385.9845,Found:385.9825.
实验例1：本发明化合物杀虫活性的测定
(1)供试害虫
玉米象成虫、谷蠧成虫和赤拟谷盗成虫，它们均为室内常年累代饲养的敏感品系。
(2)测定方法
采用饲料拌药法：将待测化合物和小麦饲料按一定的剂量混合均匀。称取100克拌药饲料于500mL广口瓶中，向每个瓶中投入供试害虫30头，用白布包扎瓶口，再将其放置在温度为28～30℃，相对湿度为70～80％的养虫室内继续饲养，同时以不拌药的饲料为空白对照。14天后记录死亡情况，每一实验重复3次，并用下列公式计算校正死亡率：
(3)实验结果
本发明化合物的杀虫结果见表1。
表1本发明化合物对仓储害虫的毒杀活性
a：三次重复的平均值。
从上表1可知本发明化合物对这些害虫均有较好的毒杀活性。
实验例2：本发明化合物对蔬菜种子发芽促进效果的测定
(1)供试种子
黄瓜种子(中农8号)，青椒种子(丰源8号)，番茄种子(东风4号)，芹菜种子(津南实芹1号)。
(2)测定方法
将供试化合物分别溶于二甲亚砜中，用含0.1％吐温-80的自来水稀释成20mg/L的溶液备用。分别称取黄瓜种子10克，青椒种子10克，番茄种子5克和芹菜种子5克。将其分别浸入20mL上述供试溶液中，搅拌30分钟后，捞入小筛中，用自来水冲洗3～4次，风干后备用。以不含供试化合物的相应溶液为空白对照。分别挑选经药液处理过的大小均匀、无缺陷的种子100粒，平放在铺有双层滤纸的培养皿(9cm)中。第1次加水量为：黄瓜9mL，青椒7mL，番茄5mL，芹菜5mL，再将其放入恒温箱(25±2℃)中催芽，每天观察1次，缺水时定量补充。每个处理重复3次。1天后检查黄瓜的发芽情况，5天后检查青椒的发芽情况，3天后检查番茄的发芽情况，9天后检查芹菜的发芽情况，并计算3次重复的平均发芽率。
(3)实验结果
本发明化合物对蔬菜种子发芽的促进效果见表2。
表2本发明化合物在20mg/L时对种子发芽的促进效果
a：三次重复的平均值。
从表2可知，本发明化合物对上述4种蔬菜种子的发芽都有较好的促进作用。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
