一种喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于有机合成和农药技术领域，具体涉及一种喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物及其制备方法与应用。


背景技术：

2.杂草是危害作物生产的三大有害生物之一，治理手段基本是采用人工除草/化学除草、物理控草、农艺控草等。化学防除是防除农田杂草的最直接最有效手段，但化学药剂的大量使用也引发了一系列的问题，诸如除草剂抗性杂草类型的出现、作物安全性风险、环境污染风险以及对非靶标生物的危害等，不利于农田生态系统。现有技术中的化学除草剂合成复杂、用量多及成本较高，防治成本相对较高。
3.喹啉羧酸类激素型选择性除草剂可以有效地促进乙烯的生物合成，导致大量脱落酸的积累，造成气孔缩小、水分蒸发减少、二氧化碳吸收减少、植物生长减慢。在低浓度时作为生长调节剂使用，可促进植物生长；高浓度时作为除草剂使用，破坏植物体内激素平衡，影响光合作用、呼吸作用以及蛋白质的合成。二氯喹啉酸就是代表产品之一，主要用于防除稻田单子叶杂草，尤其对稗草有极高活性，是我国稻田主要除草剂品种之一。除此以外，还对其他的农田杂草类型如稗属、合萌属、田莆属、水芹属、决明属和雨久花属等杂草具有很好的防效。近几年水田改旱田中除草剂残翩药害逐年增加，水田使用二氯喹啉酸对后茬旱田作物、蔬菜引起的药害尤为突出。研发对作物药害低、阔叶草防治效果好的喹啉羧酸类除草剂，对丰富该类除草剂的产品类型和使用范围具有较大的实用价值。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种防治效果优良但对作物药害低、除草剂用量少、成本低、合成工艺简单环保且使用范围广的喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物及其制备方法与应用。
5.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供的这种喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物，其结构通式为：
[0007][0008]
其中，r1和r2分别为-h、-ch3、-c2h5、-och3、-no2、-br、-cl、-f和-cn中的任意一种。
[0009]
本发明提供的这种喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0010]
1)、将化合物1和2-羟基乙酸溶解于溶剂，加入缚酸剂，室温搅拌反应，萃取、洗涤、干燥、过滤、旋蒸，得到化合物2；
[0011]
2)、将步骤1)得到的化合物2、3,4-二氢-1h-2-喹喔啉酮溶解于溶剂，加入脱水剂，室温搅拌反应，过滤、萃取、洗涤、干燥、过滤、旋蒸，得到喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物；
[0012]
其合成路线如下：
[0013][0014]
作为优选，所述步骤1)中化合物1、2-羟基乙酸和缚酸剂的摩尔比为1:1:2～4。
[0015]
作为优选，所述步骤1)中化合物1、2-羟基乙酸和缚酸剂的摩尔比为1:1:3。
[0016]
作为优选，所述步骤1)中缚酸剂为碳酸钾、碳酸钠、三乙胺、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的至少一种；溶剂为乙腈、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷和氯仿中的至少一种。
[0017]
作为优选，所述步骤1)中，搅拌速率为500～600rpm；反应进程用薄层色谱监测。
[0018]
作为优选，所述步骤2)中，化合物2、3,4-二氢-1h-2-喹喔啉酮和脱水剂的摩尔比为1:1:2～4；脱水剂为二环己基碳二亚胺；溶剂为乙腈、氯仿、二氯甲烷和四氢呋喃中的至少一种。
[0019]
作为优选，所述步骤2)中，搅拌速率为500～600rpm；反应进程用薄层色谱监测。
[0020]
本发明提供的这种喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物作为除草活性物质在抑制农田杂草中的应用。
[0021]
作为优选，所述杂草主要为一年生和多年生杂草。
[0022]
本发明的有益效果:
[0023]
本发明喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物具有优良的除草活性，尤其对水稻和烟草轮作田防治一年生和多年生杂草效果显著，药后15天对总草的株防效至少达到85.37％，鲜重防效至少达到82.23％，且对水稻和烟草安全无害。该化合物还可以有效降低除草剂用量及成本，减少残留，减轻农药对环境的潜在威胁，并且合成方法简单、经济，可以作为先导化合物，为开发安全高效环保的新型除草剂提供新的领域。
具体实施方式
[0024]
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。以下实施例，用于说明本发明，但不能用来限制本发明。
[0025]
其中，r1和r2分别为-h、-ch3、-c2h5、-och3、-no2、-br、-cl、-f和-cn中的任意一种，r1和r2可以相同或不同。
[0026]
实施例1
[0027]
本实施例制备2-氧-2-(3-氧-3,4-二氢喹喔啉-1(2h)-基)乙基-2-苯氧乙酸酯(其中，r1和r2为-h)，具体步骤如下：
[0028]
(1)将0.85g(5mmol)2-(苯氧基)乙酰氯溶解于10ml二氯甲烷中，以1ml/min的速度滴加到0.38g(5mmol)2-羟基乙酸的二氯甲烷(10ml)溶液中，加入1.52g(15mmol)三乙胺，室温搅拌反应，薄层色谱监测直至反应完全，再加入二氯甲烷(3*50ml)，用食盐水洗涤三次，再用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到2-(2-苯氧乙酰基)乙酸，称重0.95g，计算得产率：91％；
[0029]
(2)在室温下，将0.63g(3mmol)2-(2-苯氧乙酰基)乙酸与1.85g(9mmol)二环己基碳二亚胺在20ml四氢呋喃中搅拌溶解，加入0.45g(3mmol)的3,4-二氢-1h-2-喹喔啉酮的四
4-硝基)苯氧乙酸酯(其中，r1为-cl，r2为-no2)，具体步骤如下：
[0042]
(1)将1.25g(5mmol)2-(2-氯-4-硝基苯氧基)乙酰氯溶解于10ml乙腈中，以1ml/min的速度滴加到0.38g(5mmol)2-羟基乙酸的二氯甲烷(10ml)溶液中，加入1.5g(15mmol)碳酸氢钾，室温搅拌反应，薄层色谱监测直至反应完全，加入氯仿(3*50ml)，用食盐水洗涤三次，再用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到2-(2-(2-氯-4-硝基苯氧)乙酰基)乙酸，称重1.23g，计算得产率：84.8％；
[0043]
(2)在室温下，将0.87g(3mmol)2-(2-(2-氯-4-硝基苯氧基)乙酰基)乙酸与1.85g(9mmol)二环己基碳二亚胺在20ml丙酮中搅拌溶解，加入10ml溶有0.45g(3mmol)3,4-二氢-1h-2-喹喔啉酮的丙酮溶液，室温下继续搅拌，薄层色谱监测(tlc)直到反应结束后，将反应液过滤，用乙酸乙酯(3*70ml)萃取，合并有机相，用食盐水洗涤三次，用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到目标化合物，称重1.04g，计算得产率：82.5％。
[0044]
其合成路线为：
[0045][0046]
对本实施例目标化合物进行熔点测试和核磁表征，其结果如下：
[0047]
白色固体,熔点：204.1～206.6℃；1h nmr(400mhz,cdcl3,δppm):11.53(s,1h,nh),8.12(s,1h,ar-h),7.80(s,1h,ar-h),7.60(d,j＝7.6hz,1h,qu-h),7.39(s,1h,ar-h),7.20(m,1h,qu-h),7.01(m,2h,qu-h),5.01(s,2h,ch2o),4.96(s,2h,ch2o),4.38(s,2h,ch2).
13
c nmr(100mhz,cdcl3,δppm):170.32,170.31,168.21,163.02,151.03,140.08,137.01,135.21,126.70,121.66,120.11,66.56,65.41,45.21.hrms(esi)c
18h14
cln3o7[m+h]
+
:calcd.419.5935,found 419.5931.
[0048]
实施例4本实施例制备2-氧-2-(3-氧-3,4-二氢喹喔啉-1(2h)-基)乙基-2-(3-氟-5-溴)苯氧乙酸酯(其中，r1为-f,r2为-br)，具体步骤如下：
[0049]
(1)将1.38g(5mmol)2-(3-氟-5-溴苯氧基)乙酰氯溶解于10ml的丙酮中，以1ml/min的速度滴加到0.38g(5mmol)2-羟基乙酸的二氯甲烷(10ml)溶液中，加入1.59g(15mmol)碳酸钠，室温搅拌反应，薄层色谱监测直至反应完全，加入二氯甲烷(3*50ml)，用食盐水洗涤三次，再用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到2-(2-(3-氟-5-溴苯氧基)乙酰基)乙酸，称重1.21g，计算得产率：79.6％；
[0050]
(2)在室温下，将0.92g(3mmol)的2-(2-(3-氟-5-溴苯氧基)乙酰基)乙酸与1.85g(9mmol)二环己基碳二亚胺在20ml乙腈中搅拌溶解，加入10ml溶有0.45g(3mmol)3,4-二氢-1h-2-喹喔啉酮的乙腈溶液，室温下继续搅拌，薄层色谱监测(tlc)直到反应结束后，将反应液过滤，用乙酸乙酯(3*70ml)萃取，合并有机相，用食盐水洗涤三次，用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到目标化合物，称重1.07g，计算得产率：82.5％。
[0051]
其合成路线为：
[0052]
1h-2-喹喔啉酮的乙腈溶液，室温下继续搅拌，薄层色谱监测(tlc)直到反应结束后，将反应液过滤，用乙酸乙酯(3*70ml)萃取，合并有机相，用食盐水洗涤三次，用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到目标化合物，称重0.96g，计算得产率：79.3％。
[0065]
其合成路线为：
[0066][0067]
对本实施例目标化合物进行熔点测试和核磁表征，其结果如下：
[0068]
白色固体，熔点：182.3～184.1℃；1h nmr(400mhz,cdcl3,δppm):11.51(s,1h,nh),7.59(d,j＝7.6hz,1h,qu-h),7.22(s,1h,ar-h),7.19(m,1h,qu-h),7.09(s,1h,ar-h),7.01(m,2h,qu-h),6.86(s,1h,ar-h),5.04(s,2h,ch2o),5.02(s,2h,ch2o),4.37(s,2h,ch2)，2.61(m,2h,ch2),1.42(t,j＝7.2hz,3h,ch3).
13
c nmr(100mhz,cdcl3,δppm):170.32,170.31,168.20,166.11,145.26，140.22,135.20,133.55,133.42，126.33，121.64,120.01,116.14,113.83,104.38，66.51,65.48,45.23，25.63，15.12.hrms(esi)c
20h19
cln2o5[m+h]
+
:calcd.402.5908,found402.5908.
[0069]
实施例7本实施例制备2-氧-2-(3-氧-3,4-二氢喹喔啉-1(2h)-基)乙基-2-(2,4-二甲基)苯氧乙酸酯(其中，r1为-ch3,r2为-ch3)，具体步骤如下：
[0070]
(1)将0.99g(5mmol)2-(2,4-二甲基苯氧基)乙酰氯溶解于10ml四氢呋喃中，以1ml/min的速度滴加到0.38g(5mmol)2-羟基乙酸的二氯甲烷(10ml)溶液中，加入1.5g(15mmol)碳酸氢钾，室温搅拌反应，薄层色谱监测直至反应完全，加入二氯甲烷(3*50ml)，用食盐水洗涤三次，再用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到2-(2,4-二甲基苯氧基)乙酰基)乙酸，称重0.89g，计算得产率：74.8％；
[0071]
(2)在室温下，将0.71g(3mmol)2-(2,4-二甲基苯氧基)乙酰基)乙酸与1.85g(9mmol)二环己基碳二亚胺在20ml丙酮中搅拌溶解，加入10ml溶有0.45g(3mmol)3,4-二氢-1h-2-喹喔啉酮的丙酮溶液，室温下继续搅拌，薄层色谱监测(tlc)直到反应结束后，将反应液过滤，用乙酸乙酯(3*70ml)萃取，合并有机相，用食盐水洗涤三次，用无水硫酸镁干燥，过滤、旋转蒸发溶剂，得到目标化合物，称重0.82g，计算得产率：82.1％。
[0072]
其合成路线为：
[0073][0074]
对本实施例目标化合物进行熔点测试和核磁表征，其结果如下：
[0075]
白色固体,熔点：189.3～191.2℃；1h nmr(400mhz,cdcl3,δppm):11.51(s,1h,nh),7.60(d,j＝7.6hz,1h,qu-h),7.19(m,1h,qu-h),7.09(d,j＝8.0hz,1h,ar-h),7.06(s,1h,ar-h),7.03(m,2h,qu-h),6.83(d,j＝8.0hz,1h,ar-h),5.03(s,2h,ch2o),5.02(s,2h,ch2o),4.37(s,2h,ch2)，2.47(s,3h,ch3),2.30(s,3h,ch3).
13
c nmr(100mhz,cdcl3,δppm):170.32,170.31,168.20,166.11,155.83，140.22,135.20,128.55,127.63，122.46，122.54,120.01,116.14,113.83,104.37，66.56,65.47,45.26，25.63，20.18.hrms(esi)c
20h20
n2o5[m
+h]
+
:calcd.368.1671,found 368.1675.
[0076]
实施例8室内生测
[0077]
采用茎叶喷雾法(ny/t 1155.4-2006)对实施例1～7中制得的喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物进行室内毒力测定试验。
[0078]
供试药剂：(a)实施例1；(b)实施例2；(c)实施例3；(d)实施例4；(e)实施例5；(f)实施例6；(g)实施例7；(h)对照药剂二氯喹啉酸；(i)对照药剂氰氟草酯；(j)清水对照。
[0079]
供试材料：稗草、反枝苋、千金子种子。
[0080]
稗草、反枝苋、千金子种子浸种催芽后点播于装有泥土的截面积0.25m2的塑料盆内，每盆播20粒，温室内培养至2叶期进行处理。按设计的药剂剂量浓度梯度(1mg/l,5mg/l,10mg/l,15mg/l,20mg/l,25mg/l,30mg/l,50mg/l,60mg/l)，用手持压缩式喷雾器(3ny-1.2)喷施药液，喷液量为每处理50ml，药后保持土壤湿润。每处理重复4次，药后20天称取各处理地上部分鲜重，按以下公式计算各处理的鲜重防效(％)：
[0081]
e＝100
×
(c-t)/c
[0082]
式中，e为鲜重防效；c为对照地上部分鲜重；t为处理地上部分鲜重。
[0083]
试验结果见表1～3。
[0084]
表1喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物对稗草毒力测定结果
[0085][0086]
从表1可以看出，实施例1～6喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的ec
50
值均比对照例氰氟草酯(17.77mg/l)值低，表明实施例1～6喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物相比氰氟草酯对稗草的毒力更高，具有较高的除草活性；实施例1、3、4、5、6喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的ec
50
值均比对照例二氯喹啉酸(12.37mg/l)值低，表明实施例1、3、4、5、6喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物相比二氯喹啉酸对稗草的毒力更高，具有较高的除草活性。
[0087]
表2喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物对反枝苋毒力测定结果
[0088][0089]
从表2可以看出，实施例1～7喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的ec
50
值均比对照例二氯喹啉酸(72.65mg/l)值低，表明实施例1～7喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物相比二氯喹啉酸对反枝苋的毒力更高，具有较高的除草活性；实施例1和4喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的ec
50
值均比对照例氰氟草酯(12.61mg/l)值低，表明实施例1和4喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物相比氰氟草酯对反枝苋的毒力更高，具有较高的除草活性。
[0090]
表3喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物对千金子毒力测定结果
[0091][0092]
从表3可以看出，实施例1～6喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的ec
50
值均比对照例二氯喹啉酸(13.38mg/l)值低，表明实施例1～6喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物相比二氯喹啉酸对千金子的毒力更高，具有较高的除草活性；实施例1～5喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的ec
50
值均比对照例氰氟草酯(13.03mg/l)值低，表明实施例1～5喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物相比氰氟草酯对千金子的毒力更高，具有较高的除草活性。
[0093]
实施例9作物安全性试验
[0094]
采用茎叶喷雾法对实施例1～7中制得的喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物进行作物安全性试验，包括当茬水稻与后茬烟草。
[0095]
供试药剂：(a)实施例1；(b)实施例2；(c)实施例3；(d)实施例4；(e)实施例5；(f)实施例6；(g)实施例7；(h)对照药剂二氯喹啉酸；(i)对照药剂氰氟草酯；(j)清水对照。
[0096]
供试材料：水稻、烟草。
[0097]
水稻种子浸种催芽后点播于装有泥土的截面积0.25m2的塑料盆内，每盆播20粒，温室内培养至2叶期进行处理。均按有效成分425.5g.a.i/ha施药量，用手持压缩式喷雾器(3ny-1.2)喷施药液，喷液量为每处理50ml，药后保持土壤湿润，每处理重复4次，药后20天称取各处理水稻地上部分鲜重。药后60天移栽烟草苗，药后90天称取各处理烟草地上部分鲜重。按以下公式计算各处理的鲜重防效(％)：
[0098]
e＝100
×
(c-t)/c
[0099]
式中：e为鲜重防效；c为对照地上部分鲜重；t为处理地上部分鲜重。
[0100]
试验结果见表4。
[0101]
表4喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物对水稻和烟草安全性测定结果
[0102][0103]
从表4可以看出，实施例1～7喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的水稻减重比例均与对照药剂二氯喹啉酸(0.43％)和对照例氰氟草酯(0.11％)值相近，表明实施例1～7喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物与二氯喹啉酸和氰氟草酯均对水稻安全；实施例1～7喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物的烟草减重比例均与对照例氰氟草酯(0.68％)值相近，但对照药剂二氯喹啉酸减重比例达75.39％，表明实施例1～7喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物和氰氟草酯均对后茬烟草安全，二氯喹啉酸对后茬烟草药害严重。
[0104]
实施例10田间试验
[0105]
将实施例1～4制得的喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物应用于水稻和烟草轮作田防治一年生和多年生杂草：实施例1按350g.a.i/ha加水稀释喷雾，药后15天对总草的株防效为91.36％、鲜重防效为92.36％。实施例2、3和4按425.5g.a.i/ha分别加水稀释喷雾，药后15天对总草的株防效分别为85.37％、91.03％和87.99％；鲜重防效分别为82.23％、89.01％和86.06％。对照药剂二氯喹啉酸、氰氟草酯按425.5g.a.i/ha分别兑水稀释喷雾，药后15天对总草的株防效分别为57.11％、75.18％。同时目测法发现除对照药剂二氯喹啉酸对后茬烟草药害严重外，实施例1～4、二氯喹啉酸和氰氟草酯对水稻和后茬烟草均安全。由此可
知，本发明提供的喹喔啉苯氧乙酸酯类化合物对水稻和后茬烟草轮作田一年生和多年生杂草防治效果明显，杀草谱进一步扩宽，不但具备开发成除草剂的潜力，而且具有低成本和环保的优点。
[0106]
以上实施例仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换尤其是将苯环替换成杂环和稠环，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。