本发明属于除草剂领域。具体地说是一种5-(3,4-二取代苯基)-1,3-环己二酮类化合物及其应用。
背景技术：
由于杂草种群的演替、变迁以及对化学农药抗药性的产生和迅速发展，人们对生态环境保护意识的不断加强，对化学农药污染、农药对非靶标生物影响的认识以及在农药生态环境中归宿问题的重视不断提高。随着世界耕地面积的逐渐减少、人口的不断增长及对粮食需求量的增加，迫使人们迅速发展农业生产技术、改进完善耕作制度，并需要不断发明新型的和改进的除草化合物和组合物。
DE3329017A1报道了某些1,3-环己二酮类化合物可作为除草剂，例如其中的123号化合物KC：
如本发明所示的5-(3,4-二取代苯基)-1,3-环己二酮类化合物未见公开。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种结构新颖且具有除杂草活性的5-(3,4-二取代苯基)-1,3-环己二酮类化合物及其作为除草剂的应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种5-(3,4-二取代苯基)-1,3-环己二酮类化合物，如通式I所示：
式中：
R1、R2分别选自甲基，乙基，丙基，异丙基，甲氧基，乙氧基，丙氧基或异丙氧基；
R3选自甲基，乙基，丙基或丁基。
本发明优选的化合物通式I中：
R1、R2分别选自甲氧基；
R3选自乙基或丙基。
本发明更为优选的化合物通式I中：
R1、R2分别选自甲氧基；
R3选自乙基。
本发明的通式化合物I可由如下方法制备：
将原料II(可由市场购得)溶于适宜的溶剂中，并加入到碱性水溶液中，温度为-10℃到沸点之间反应0.5-48小时，制得中间体Ⅲ。适宜的溶剂选自丙酮、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、正己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、四氢呋喃或二氧六环等；适宜的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾或碳酸氢钠等。
将丙二酸二乙酯溶于适宜的溶剂中，再加入碱类物质，开动搅拌，温度为-10℃到沸点之间反应0.5-48小时，再加入中间体III，继续搅拌，温度为-10℃到沸点之间反应0.5-48小时，制得中间体IV。适宜的溶剂例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、正己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或二氧六环等；碱类物质如甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾等。
将中间体IV加入到浓盐酸中脱羧，温度为-10℃到沸点之间反应0.5-48小时，制得中间体V。
将化合物V溶于适宜的溶剂中，并加入碱，搅拌下缓慢滴加酰氯(R3＝CH3，为乙酰氯；R3＝CH2CH3，为丙酰氯；R3＝CH2CH2CH3，为丁酰氯)，温度为-10℃到沸点之间反应0.5-48小时，制得烯醇酯中间体。将此中间体溶于适宜中间体的溶剂中，加入催 化剂，温度为-10℃到沸点之间反应0.5-48小时，制得中间体VI。适宜的溶剂中，例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、正己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃或二氧六环等；碱如三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾或碳酸氢钠等；适宜中间体的溶剂，例如氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙腈、正己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或二氧六环等；催化剂如4-二甲氨基吡啶或丙酮氰醇等。
将中间体VI溶于适宜的溶剂中，加入(E)-O-(3-氯烯丙基)羟胺盐酸盐，温度为-10℃到沸点之间反应0.5-48小时，制得目标物I；适宜的溶剂例如甲醇、乙醇、乙腈、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、正己烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃或二氧六环等。
表1：部分如通式I所示的本发明化合物和物理性质
注：--表示未测
部分化合物的1H NMR(300MHz,CDCl3)数据如下：
化合物2：14.26(s,1H),6.84–6.81(d,1H),6.77–6.72(m,2H),6.34–6.31(d,1H),6.12–6.05(m,1H),4.53–4.50(d,2H),3.86–3.84(d,6H),3.32–3.24(m,1H),2.94-2.85(m,2H),2.80-2.77(m,2H),2.72-2.56(m,2H),1.15-1.11(t,3H)。
化合物3：14.35(s,1H),6.86–6.83(d,1H),6.80–6.74(m,2H),6.37–6.32(d,1H),6.14–6.06(m,1H),4.54–4.52(d,2H),3.89–3.86(d,6H),3.34–3.26(m,1H),2.94-2.79(m,4H),2.76-2.55(m,2H),1.59-1.53(q,2H),0.99-0.95(t,3H)。
化合物5：14.34(s,1H),7.12–7.09(d,1H),6.76–6.68(m,2H),6.35–6.32(d,1H),6.18–6.08(m,1H),4.56–4.52(d,2H),3.82(s,3H),3.38–3.28(m,1H),2.93-2.89(m,2H),2.85-2.81(m,2H),2.79-2.60(m,2H),2.20(s,3H),1.18-1.13(t,3H)。
化合物6：14.40(s,1H),7.12–7.09(d,1H),6.75–6.68(m,2H),6.34–6.31(d,1H),6.14–6.10(m,1H),4.55–4.5(d,2H),3.83(s,3H),3.38–3.28(m,1H),2.93-2.88(m,2H),2.85-2.81(m,2H),2.80-2.58(m,2H),2.20(s,3H),1.60-1.55(q,2H),1.00-0.95(t,3H)。
化合物8：14.26(s,1H),7.04–7.01(m,2H),6.81–6.78(d,1H),6.37–6.32(d,1H),6.13–6.10(m,1H),4.55–4.52(d,2H),3.82(s,3H),3.34–3.19(m,1H),2.93-2.89(m,2H),2.80-2.77(m,2H),2.67-2.58(m,2H),2.22(s,3H),1.18-1.13(t,3H)。
化合物9：14.26(s,1H),7.03–7.00(m,2H),6.80–6.77(d,1H),6.36–6.32(d,1H),6.13–6.06(m,1H),4.53–4.51(d,2H),3.81(s,3H),3.30–3.21(m,1H),2.93-2.88(m,2H),2.80-2.77(m,2H),2.67-2.58(m,2H),2.21(s,3H),1.59-1.53(q,2H),0.99-0.95(t,3H)。
本发明的通式I化合物具有除草活性，可用于农业上防治多种杂草。与现有技术所公开的化合物相比，本发明的5-(3,4-二取代苯基)-1,3-环己二酮类化合物不但具有优异的除草活性，而且对作物安全。
本发明还包括以通式I化合物为活性组分的除草组合物。该除草组合物中活性组分的重量百分含量为1-99％。该除草组合物中还包括农业上可接受的载体。
本发明的除草组合物可以多种制剂的形式施用。通常将本发明的化合物溶解或分散于载体中配制成制剂以便作为除草剂使用时更易于分散。例如：这些化学制剂可被制成可湿性粉剂或乳油等。因此，在这些组合物中，至少加入一种液体或固体载体，并且通常需要加入适当的表面活性剂。
本发明还提供了防治杂草的实施方法，该方法包括将除草有效量的本发明的除草组合物施于所述杂草或所述杂草生长的场所或其生长介质的表面上。较为适宜有效剂量为每公顷1克到1000克，优选有效剂量为每公顷10克到500克。对于某些应用，可在本发明的除草组合物中加入一种或多种其它的除草剂，由此可产生附加的优点和效果。
本发明的化合物既可以单独使用也可以和其它已知的杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂或肥料等一起混合使用。
应明确的是，在本发明的权利要求所限定的范围内，可进行各种变换和改动。
具体实施方式
下列实施例和生测试验结果可用来进一步说明本发明，但不意味着限制本发明。
合成实例
实施例1、化合物2的合成：
(1)中间体4-(3,4-二甲氧基苯基)-3-丁烯-2-酮的合成
向1L的反应瓶中加入3,4-二甲氧基苯甲醛(15.50克，93毫摩尔)，再加入丙酮150毫升和300毫升水，冰浴下滴加5％的氢氧化钠水溶液75毫升，滴加完毕，保持室温，继续搅拌8小时，TLC检测，原料反应完全。加二氯甲烷萃取(150毫升×3)，二氯甲烷层水洗(250毫升×3)，饱和食盐水洗(250毫升)，干燥，蒸干溶剂，得到黄色油液15.27克。
(2)中间体5-(3,4-二甲氧基苯基)-3-羟基-2-环己烯-1-酮的合成
向250毫升反应瓶中加入乙醇钠(9.00克，132毫摩尔)和50毫升乙醇，再加入丙二酸二乙酯(17.76克，111毫摩尔)，热加回流1小时。将反应液冷却至40℃，加入50毫升乙醇和4-(3,4-二甲氧基苯基)-3-丁烯-2-酮(15.27克，74毫摩尔)，加热至60℃，保温反应2小时。反应过程中逐渐有不溶于乙醇的固体析出。反应结束后，减压蒸出乙醇，得棕色油液。
向反应瓶中加7％的氢氧化钠水溶液80毫升，加热回流6小时后，降至室温，用乙酸乙酯洗涤(30毫升×2)，分出水层备用。水层加浓盐酸(30.65克，294毫摩尔)，加热至回流，澄清溶液中逐渐有固体析出，搅拌6小时后，原料反应完全。过滤，干燥，得黄色固体产品8.65克。
(3)中间体5-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙酰基-3-羟基-2-环己烯-1-酮的合成
向100毫升的反应瓶中加入5-(3,4-二甲氧基苯基)-3-羟基-2-环己烯-1-酮(1.15克，4.43毫摩尔)和40毫升二氯甲烷，再加入三乙胺(0.50克，4.94毫摩尔)后，固体逐渐溶解，冰浴下滴加丙酰氯(0.44克，4.76毫摩尔)，室温继续搅拌2小时后，点板，原料反应完全。萃取，有机相分别以稀盐酸(1摩尔/升，40毫升)，稀氢氧化钠水溶液(1摩尔/升，40毫升)和水(40毫升)洗涤，有机层干燥，减压蒸出溶剂，得黄色油液。
将得到的黄色油液溶于20毫升甲苯，加入4-二甲氨基吡啶(0.25克，2.046毫摩尔)，回流搅拌反应2小时。TLC显示反应完全。减压蒸干甲苯，加入50毫升水和50毫升二 氯甲烷，加入2毫升浓盐酸，振荡，弃去水层。有机层水(40毫升)洗，饱和食盐水(40毫升)洗涤，干燥，旋干得棕色油液。柱层析分离产品，得黄色固体0.62克。
(3)化合物2的合成
向100毫升的反应瓶中加入5-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙酰基-3-羟基-2-环己烯-1-酮(0.62克，2.037毫摩尔)和(E)-O-(3-氯烯丙基)羟胺盐酸盐(0.30克，2.083毫摩尔)，再加入20毫升乙醇，最后缓慢滴加三乙胺(0.25克，2.471毫摩尔)，25℃下搅拌反应，8小时后点板，反应完全。减压蒸出乙醇，硅胶拌样过柱，柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯＝10:1)，得淡黄色固体产品0.71克，纯度90％。
实施例2、化合物3的合成：
(1)中间体5-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丁酰基-3-羟基-2-环己烯-1-酮的合成
向100毫升的反应瓶中加入5-(3,4-二甲氧基苯基)-3-羟基-2-环己烯-1-酮(1.00克，4.03毫摩尔)和40毫升二氯甲烷，再加入三乙胺(0.45克，4.44毫摩尔)后，固体逐渐溶解，冰浴下滴加丁酰氯(0.43克，4.04毫摩尔)，室温继续搅拌2小时后，点板，原料反应完全。萃取，有机相分别以稀盐酸，稀氢氧化钠水溶液和水洗，有机层干燥，减压蒸出溶剂，得黄色油液。
将得到的黄色油液溶于20毫升甲苯，加入4-二甲氨基吡啶(0.25克，2.046毫摩尔)，回流搅拌反应2小时。TLC显示反应完全。减压蒸干甲苯，加入50毫升水和50毫升二氯甲烷，加入2毫升浓盐酸，振荡，弃去水层。有机层水(40毫升)洗，饱和食盐水(40毫升)洗涤，干燥，旋干得棕色油液。柱层析分离产品，得黄色固体0.72克。
(2)化合物3的合成
向100毫升的反应瓶中加入5-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丁酰基-3-羟基-2-环己烯-1-酮(0.40克，1.256毫摩尔)和(E)-O-(3-氯烯丙基)羟胺盐酸盐(0.19克，1.319毫摩尔)，再加入20毫升乙醇，最后缓慢滴加三乙胺(0.15克，1.482毫摩尔)，25℃下搅拌反应，8小时后点板，反应完全。减压蒸出乙醇，硅胶拌样过柱，柱色谱分离(石油醚：乙酸乙酯＝10:1)，得淡黄色固体产品0.29克，纯度90％。
表1中的其他化合物可通过与以上示例类似的方法制得。
生测实例
原药用丙酮溶解后，按试验要求用1‰的吐温80静置自来水配制所需浓度的待测液。用履带式作物喷雾机(英国Engineer Research Ltd.设计生产)进行喷雾处理(喷雾压力1.95kg/cm2，喷液量50mL/m2，履带速度30cm/s，喷嘴为扇形喷嘴)。
防除稗草活性试验：将定量的稗草种子播于截面积为100cm2的培养钵中，播后覆土1cm，镇压、淋水后在温室按常规方法培养。待杂草长至1.5叶期，选取生长均匀一致的试材进行苗后茎叶喷雾处理，以1‰的吐温80静置自来水处理作为对照。试材处理后置于操作大厅，待药液自然风干后，置于温室内按常规方法管理，处理后48小时内采用从底部灌水的方法，避免药液被冲刷。处理后21天目测调查供试化合物对稗草的防效。
通式I化合物同已知化合物KC进行了除稗草活性平行对比试验，结果见表2。
表2：本发明化合物同化合物KC的防除稗草活性
(苗后，防效％)
注：KC是DE3329017A1专利中123号化合物。本申请参考DE3329017A1专利中方法进行样品制备。KC的物理性质见表3。
表3：KC的物理性质：
水稻安全性试验：将定量的水稻种子播于截面积为100cm2的培养钵中，播后覆土1cm，镇压、淋水后在温室按常规方法培养。待水稻长至3叶期，选取生长均匀一致的试材进行苗后茎叶喷雾处理，以1‰的吐温80静置自来水处理作为对照。试材处理后放在干燥通风处，待药液自然风干后，置于温室内按常规方法管理，处理后48小时内采 用从底部灌水的方法，避免药液被冲刷。处理后4周进行目测调查，抑制率为与对照相比的各种损伤程度，包括杀死、失绿、枯斑、扭曲、畸形、生长抑制或叶片灼烧等。
小麦安全性试验：将定量的小麦种子播于直径为7cm的装有营养土的纸杯中，播后覆土1cm，镇压、淋水后在温室按常规方法培养。待小麦长至3叶期，选取生长均匀一致的试材用履带式作物喷雾机(英国Engineer Research Ltd.设计生产)进行茎叶喷雾处理(喷雾压力1.95kg/cm2，喷液量50mL/m2，履带速度30cm/s，喷嘴为扇形喷嘴)，试材处理后置于操作大厅，待药液自然风干后，置于温室内按常规方法管理。处理后定期观察小麦对供试化合物的反应情况，于处理后4周进行目测调查，抑制率为与对照相比的各种损伤程度，包括杀死、失绿、枯斑、扭曲、畸形、生长抑制或叶片灼烧等。
通式I化合物对作物苗后具有高的安全性，例如化合物2在37.5g a.i./hm2剂量下，对水稻和小麦的药害为0。