本发明属于腙类化合物制备技术领域，具体涉及一种含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物及其制备方法与应用。
背景技术：
杂环结构是合成药物，农药等物质的重要关键因素，这是由于杂环的高效，低毒和可以进行多样化取代的特点所决定的。它已经成为医药，农药的领域的一个研究热点。腙类化合物具有良好的除草、杀虫、杀菌等广泛的生物活性，同时因其分子结构中含有C＝N亚结构，使其具有较强的配位能力和多样的配位形式，可以合成很多高活性的新型化合物，且腙类化合物及其配合物还有良好的抗肿瘤与抗氧化的活性，因此在农药、医药、检测和材料领域均有应用。更是受到了农药研究者的广泛关注，在新农药创制方面研究越来越深入。上世纪50年代已有商品化的品种，杜邦公司在1973年时报道了二苯甲酮腙类衍生物具有良好杀虫活性，尤其对鳞翅目害虫有高效活性；拜耳公司研制的醌肟腙在防治腐霉菌和土壤真菌引起的种子和苗期病害有较好效果；希夫碱和脂肪酰腙类化合物由明显的除草活性，其对阔叶杂草和稗草具有良好活性。
本发明基于之前研究的基础上提供了一种具有除草活性的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法与应用技术。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种具有除草活性的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物及其制备方法与应用。
所述的一种含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物，其特征在于其结构式如(I)所示：
其中:R1为3,4,5-三甲氧基苯基，2,4-二氯苯基，3-硝基苯基，2-溴苯基，2-羟基苯基，2-硝基苯基，2-氟苯基，4-溴苯基，4-异丙基苯基，2-甲氧基苯基，4-氟苯基，3,4-二甲氧基苯基，4-甲基苯基，2-呋喃苯基，甲基。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在有机溶剂中，Raney Ni的作用下5-甲基邻硝基苯胺和水合肼反应得到如式1所示的化合物5-甲基邻硝基苯胺；
2)在有机溶剂中，将步骤1)得到的5-甲基邻硝基苯胺在乙醇作用下与MBF反应得到如式2所示的化合物7-甲基-2-羟基-3-苯基喹喔啉；
3)将步骤2)得到的7-甲基-2-羟基-3-苯基喹喔啉与三氯氧磷作用反应生成如式3所示的化合物7-甲基-2-氯-3-苯基喹喔啉；
4)将步骤3)得到的7-甲基-2-氯-3-苯基喹喔啉与水合肼作用反应生成如式4所示的化合物(7-甲基-3-苯基喹喔啉-2-基)肼；
5)在有机溶剂中，将步骤4)得到的(7-甲基-3-苯基喹喔啉-2-基)肼与取代醛类化合物反应生成如式(I)所示的目标腙类化合物；
制备过程如下：
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于步骤1)中5-甲基邻硝基苯胺的物质的量和Raney Ni的质量之比为1:2.5～4.5，有机溶剂为甲醇，其体积用量以5-甲基邻硝基苯胺的物质的量计为0.3～0.5ml/mmol，85％的水合肼的用量以5-甲基邻硝基苯胺的物质的量计为0.7～0.8ml/mmol。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于步骤2)中4-甲基邻苯二胺与MBF的物质的量之比为1:1.5～3.5。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于步骤2)中有机溶剂为甲醇、乙醇或DMF，其体积用量以4-甲基邻苯二胺的物质的量计为0.9～1.1ml/mmol。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于步骤3)中三氯氧磷体积用量以7-甲基-2-羟基-3-苯基喹喔啉的物质的量计为0.3～0.5ml/mmol。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于步骤4)中7-甲基-2-氯-3-苯基喹喔啉与水合肼的物质的量之比为1:1.5～4.5。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于步骤5)中(7-甲基-3-苯基喹喔啉-2-基)肼与取代醛类化合物的物质的量之比为1:0.9～1.1。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法，其特征在于步骤5)中有机溶剂为甲醇、乙醇或DMF，其用量以取代醛类化合物的物质的量计为7.0～8.0ml/mmol。
所述的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物作为除草剂的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明提供了一种含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物的制备方法以及应用，其原料简单易得，制备方法简单、后处理方便，产品收率高，该化合物为具有除草活性，特别是在防治翦股颖具有良好的防治作用，为新农药的 研发提供了基础。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
本发明的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物(I)可以如下方法合成：
在250mL单口烧瓶中，依次加入0.1mol 5-甲基邻硝基苯胺、40mL甲醇、75mL水合肼(85％)、0.25～0.45Raney Ni(湿重)，加热回流，用TCL追踪至原料消失，反应结束后冷却至室温，过滤除去Raney Ni，减压蒸馏除去溶剂得到淡褐色晶体，即得到如式1所示的化合物14-甲基邻苯二胺。在250mL单口烧瓶中，加入0.1mol取代邻苯二胺、用100mL乙醇将其溶解，再缓慢滴加MBF，在滴加过程中有黄色固体出现，根据取代基R1的变化，反应时间不同，在常温下反应时间段为30-120min，反应完全后，过滤除去溶剂，用乙醇冲洗三次，得到如式2所示的化合物7-甲基-2-羟基-3-苯基喹喔啉。在化合物2中加入40mLPOCl3做溶剂，加热回流条件下进行氯化，用TLC追踪至原料消失，反应结束后冷却至室温，缓慢倒入500g冰水中，立即析出大量黄色固体，抽滤、洗涤干燥，得到如式3所示的化合物3。在250mL三口烧瓶中，加入化合物3并用60mL乙醇做溶剂，缓慢滴加18g(0.3mol)85％的水合肼，滴加完毕后升温至回流，反应4-5h，反应结束后冷却至室温，倒入300g冰水中，立即析出大量白色固体，经抽滤、洗涤和干燥，制得粗产品，通过重结晶得如式4所示 化合物4。在50mL圆底烧瓶中加入0.377g(0.002mol)肼，加入15mL乙醇做溶剂，搅拌条件下缓慢滴加0.002mol取代醛类化合物，原料迅速溶解，继而有固体析出，室温下搅拌过夜，点板监测，原料反应完全后，抽滤、用石油醚和乙醇的混合液洗涤三次，得红黄色固体粉末，即如式(I)所示的含甲基苯并吡嗪结构的腙类化合物。
实施例1～15，具体化合物的结构式如表2所示，其它合成条件不改变。
实施例1
(E)-(2-(2-(7-甲基-3-苯基喹喔啉-2-基)肼)甲基)苯酚，红黄色固体，产率87.5％，m.p.113-116℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.50(S,3H,CH3),6.95(m,1H,Ph-H),7.13(m,1H,Ph-H),7.32-7.88(m,9H,Ph-H),8.10(s,1H,Ph-H),8.29(s,1H,NH),8.70(m,1H,＝CH),11.65(m,1H,OH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,355.1553,Found,355.1572[M+H]+.
实施例2
(E)-3-(2-(2-溴苯基)肼)-6-甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率68.3％，m.p.80-83℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.52(S,3H,CH3),7.26(q,J＝6.0Hz,1H,Ph-H),7.38(t,J＝6.0Hz,2H,Ph-H),7.57-7.77(m,8H,Ph-H),8.17(m,1H,Ph-H).FTIRυ(cm-1):687.47,1088.49,1462.76,1610.96,2929.38,2958.79,3063.75.HRMS(ESI)m/z:Calculated,417.0709,Found,417.0729[M+H]+.
实施例3
(E)-6-甲基-3-(2-(3-硝基苯基)肼)-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率71.9％，m.p.172-175℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.55(S,3H,CH3),7.23(d,J＝6.8Hz,1H,Ph-H),7.37(d,J＝6.8Hz,1H,Ph-H),7.63(m,3H,Ph-H),7.74(m,3H,Ph-H),7.87(m,2H,Ph-H),8.16(q,J＝6.8Hz,2H,Ph-H),8.59(m,1H,NH),8.89(m,1H,＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,384.1455,Found,384.1478[M+H]+.
实施例4
(E)-3-(2-(3,4-二甲氧基苯基)肼)-6-甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率81.8％，m.p.105-108℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.53(S,3H,CH3),4.02(S,3H,OCH3),4.05(S,3H,OCH3),7.13(t,J＝5.0Hz,1H,Ph-H),7.23(d,J＝2.0Hz,1H,Ph-H),7.34(m,1H,Ph-H),7.51-7.56(m,5H,Ph-H),7.63(m,1H,Ph-H),8.02(s,1H,Ph-H),8.09(d,J＝6.4Hz,1H,Ph-H),8.87(m,2H,1NH,1＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,399.1816,Found,399.1842[M+H]+.
实施例5
(E)-3-(2-(2-氟苯基)肼)-6-甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率78.7％，m.p.139-141℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.53(S,3H,CH3),7.20(m,1H,Ph-H),7.37(q,J＝8.6Hz,2H,Ph-H),7.43(d,J＝8.2Hz,1H,Ph-H),7.47(q,J＝7.0Hz,1H,Ph-H),7.54-7.59(m,2H,Ph-H),7.72-7.76(m,2H,Ph-H),7.79(t,J＝7.2Hz,1H,Ph-H),8.87(m,2H,1NH,1＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,357.1510,Found,357.1513[M+H]+.
实施例6
(E)-3-(2-(2,4-二氯苯基)肼)-6-甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率60.8％，m.p.141-143℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.53(S,3H,CH3),7.08-7.46(m,2H,Ph-H),7.60(m,4H,Ph-H),7.70(m,2H,Ph-H),8.04-8.06(m,2H,Ph-H),8.89(m,1H,＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,407.0825,Found,407.0829[M+H]+.
实施例7
(E)-6-甲基-2-苯基-3-(2-(2,3,4-三甲氧基)肼)喹喔啉，红黄色固体，产率74.5％，m.p.82-85℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.54(S,3H,CH3),3.96(s,9H,OCH3),7.06(s,2H,Ph-H),7.56-8.60(m,8H,7Ph-H,1＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,429.1921,Found,429.1926[M+H]+.
实施例8
(E)-6-甲基-3-(2-(2-硝基苯基)肼)-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率46.0％，m.p.119-121℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.54(S,3H,CH3),7.46-7.54(m,5H,Ph-H),7.68(t,J＝7.5Hz,1H,Ph-H),7.71-7.89(m,3H,Ph-H),8.00(d,J＝8.6Hz,2H,Ph-H),8.27(m,1H,Ph-H),8.73(m,1H,1＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,384.1455,Found,384.1456[M+H]+.
实施例9
(E)-3-(2-(4-溴苯基)肼)-6-甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率95.8％，m.p.139-142℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.50(S, 3H,CH3),7.45(d,J＝8.6Hz,2H,Ph-H),7.55(m,5H,Ph-H),7.63-7.66(m,3H,Ph-H),7.81(m,1H,Ph-H),8.01(s,1H,Ph-H),8.10(d,J＝8.2Hz,1H,Ph-H),8.86(m,1H,＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,417.0709,Found,417.0697[M+H]+.
实施例10
(E)-3-(2-(3-氯苯基)肼)-6-甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率50.0％，m.p.127-130℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.52(S,3H,CH3),7.36(m,2H,Ph-H),7.43(d,J＝8.6Hz,1H,Ph-H),7.55(m,2H,Ph-H),7.60-7.65(m,4H,Ph-H),7.86(t,J＝10.0Hz,2H,Ph-H),8.03(s,1H,Ph-H),8.10(d,J＝8.2Hz,1H,Ph-H),8.86(m,1H,＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,373.1215,Found,373.1211[M+H]+.
实施例11
(E)-3-(2-(2-甲氧基苯基)肼)-6甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率86.0％，m.p.105-108℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.50(S,3H,CH3),3.68(s,3H,OCH3),7.12(m,1H,Ph-H),7.17-7.26(m,2H,Ph-H),7.34(d,J＝8.6Hz,1H,Ph-H),7.62(m,3H,Ph-H),7.89(m,2H,Ph-H),8.06(d,J＝8.2Hz,1H,Ph-H),8.88(m,2H,1NH,1＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,369.1710,Found,369.1711[M+H]+.
实施例12
(E)-6-甲基-3-(2-(4-甲基苯基)肼)-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率80.7％，m.p.240-243℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.52(S,3H,CH3),2.56(s,3H,CH3),7.46(m,4H,Ph-H),7.61(m,2H,Ph-H), 7.63(m,2H,Ph-H),8.00(s,1H,Ph-H),8.07(d,J＝6.8Hz,1H,Ph-H),8.88(m,3H,1Ph-H,1NH,1＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,353.1761,Found,353.1764[M+H]+.
实施例13
(E)-3-(2-(2-(呋喃-3-基)亚苄基)肼)-6-甲基-2-苯基喹喔啉，红黄色固体，产率78.9％，m.p.123-126℃；1H NMR(400MHz,CDCl3/TMS),δ2.55(S,3H,CH3),6.78(m,1H,furan-H),7.17(d,J＝3.2Hz,1H,furan-H),7.34(m,1H,Ph-H),7.48(m,1H,Ph-H),7.62(m,3H,Ph-H),7.82(m,1H,furan-H),8.02(s,1H,Ph-H),8.10(d,J＝8.2Hz,1H,Ph-H),8.85(m,3H,1Ph-H,1NH,1＝CH).HRMS(ESI)m/z:Calculated,329.1397,Found,329.1407[M+H]+.
实施例14除草活性测试
试验对象：翦股颖，生菜等。
试验方法：直径6cm的培养皿中铺好一张直径5.6cm的滤纸，加入2毫升一定浓度的供试化合物溶液，播种浸种6小时的油菜种子10粒。28±1℃下，黑暗培养7天后测定胚根长度。通过黑暗条件下化合物对作物胚根的生长抑制来检测化合物的除草活性。测试浓度：1mM。每个处理重复三次。活性分级指标：5级：≥80％；4级：60～80％；3级：40～59％；2级：20～39％；1级：1～20％；0级：0％。
除草活性测试结果如表1所示
表1化合物B1-B13的除草活性数据
具体化合物结构如表2所示
表2化合物B1-B14的具体结构
从表1除草活性表明，化合物B7、B8、B10、B12、B13对翦股颖具有一定的除草活性。化合物B12对生菜有一定的除草活性。