本发明涉及有机合成技术领域，具体是涉及一种含异噁唑结构的吡唑类化合物及其制备方法、应用。
背景技术：
异噁唑是一类重要的五元杂环结构，其骨架广泛地存在于很多具有广谱药理活性和生物活性的化合物分子中。许多具有异噁唑结构的生物活性化合物已被开发成杀菌剂、除草剂、杀虫剂等多种农用化学品。如噁唑磷(isoxathion)是一种广谱的触杀杀虫剂；噁霉灵是一种高效低毒环保的内吸性杀菌剂。
吡唑类化合物是一类具有广谱生物活性的含氮杂环化合物，因其高效、低毒，使得许多含吡唑基团的化合物具有良好的除草、杀虫、杀菌活性，在农药领域中有着广泛的应用。如杀虫剂：氟虫腈(fipronil)、唑虫酰胺(tolfenpyrad)、吡唑硫磷(pyraclofos)、吡螨胺(tebufenpyrad)、唑螨酯(fenpyroximate)等；杀菌剂：氟唑菌酰胺(fluxapyroxad)、吡噻菌胺(penthiopyrad)、唑菌酯(pyraoxystrobin)、联苯吡菌胺(bixafen|)等。
因此，为了寻找新的具有高效广谱生物活性的化合物，采用亚结构连接法合理的将异噁唑基和吡唑基引入同一分子中，从中有望得到具有杀虫、杀菌活性的新化合物，具有非常广阔的研究和开发前景。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术中不足，提出一种含异噁唑结构的吡唑类化合物及其制备方法、应用。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含异噁唑结构的吡唑类化合物，所述含异噁唑结构的吡唑类化合物的化学结构如式i所示：
其中，化学结构式i中的ar为芳香基团。
在如上所述的含异噁唑结构的吡唑类化合物，优选，所述芳香基团选自下列之一：苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、2-甲氧基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、3-氯苯基、2-氯苯基、4-溴苯基、4-叔丁基苯基、1-萘基和2-呋喃基。
一种如上所述的含异噁唑结构的吡唑类化合物的制备方法，其所述制备方法包括如下步骤：
式i所示的含异噁唑结构的吡唑类化合物的制备：
(1)将式ii中所示的5-吡唑啉酮和式iii中所示的5-芳烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑加入反应器中，加入溶剂进行溶解；溶解后再加入有机碱，于室温下搅拌反应一段时间，并检测是否已经完全反应；
(2)步骤(1)中的反应完全后，接着向反应体系中加入乙酰基化试剂，于室温下继续搅拌反应，反应完毕后，经洗涤、萃取、分离、旋蒸、纯化，得到目标产物含异噁唑结构的吡唑类化合物。
在如上所述的制备方法，优选，步骤(1)中，采用薄层色谱法检测是否已经完全反应。
在如上所述的制备方法，优选，步骤(1)中，所述溶剂为二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、乙醚、氯仿、乙醇或乙腈；所述有机碱为三乙胺、吡啶、二异丙基乙基胺或1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯。
在如上所述的制备方法，优选，步骤(2)中，所述乙酰基化试剂为乙酰氯或乙酸酐。
在如上所述的制备方法，优选，所述制备方法中加入5-吡唑啉酮、5-芳烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、有机碱和乙酰基化试剂的摩尔比按照如下比例：5-吡唑啉酮∶5-芳烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑∶有机碱∶乙酰基化试剂为1∶1～1.2∶1～1.5∶1～1.2。
在如上所述的制备方法，优选，所述溶剂的用量为所述5-吡唑啉酮的质量的20～30倍；
优选地，步骤(1)中于室温下搅拌反应时间为11-13h；再优选地，于室温下搅拌反应时间为12h；
优选地，步骤(2)中于室温下继续搅拌反应时间为1-3h；再优选地，于室温下继续搅拌反应时间为2h。
一种如上所述的含异噁唑结构的吡唑类化合物在防治植物有害昆虫或植物病原真菌中的应用。
如上所述的含异噁唑结构的吡唑类化合物在防治植物有害昆虫或植物病原真菌中的应用，所述昆虫包括鳞翅目夜蛾科粘虫、同翅目叶蝉科黑尾叶蝉和同翅目蚜科蚜虫；所述真菌包括小麦纹枯病菌、黄瓜炭疽病菌和稻瘟病菌。本发明对有害昆虫和真菌的种类不做限定，只要是使用本发明中制备的含异噁唑结构的吡唑类化合物进行杀虫和杀菌均在本发明中的应用范围内。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明采用亚结构连接法将异噁唑基和吡唑基引入同一分子中，得到通式i所示的结构新颖的一种含异噁唑结构的吡唑类化合物。
2、本发明制备方法操作简便、条件温和、收率高、后处理相对容易且适宜于规模化制备。
3、本发明制备的含异噁唑结构的吡唑类化合物具有杀虫、杀菌活性，可作为杀虫剂与杀菌剂应用于植物有害昆虫与植物病原真菌的防治。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施例提供一种含异噁唑结构的吡唑类化合物及其制备方法、应用。
本发明的一种含异噁唑结构的吡唑类化合物，含异噁唑结构的吡唑类化合物的化学结构如式i所示：
其中，化学结构式i中的ar为芳香基团；
进一步优选地，芳香基团选自下列之一：苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、2-甲氧基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、3-氯苯基、2-氯苯基、4-溴苯基、4-叔丁基苯基、1-萘基或2-呋喃基。
本发明具体实施例中的一种含异噁唑结构的吡唑类化合物的制备方法包括如下步骤：
式i所示的含异噁唑结构的吡唑类化合物的制备：
(1)将式ii中所示的5-吡唑啉酮和式iii中所示的5-芳烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑加入反应器中，加入溶剂进行溶解；溶解后再加入有机碱，于室温下搅拌反应一段时间，并检测是否已经完全反应；
(2)步骤(1)中的反应完全后，接着向反应体系中加入乙酰基化试剂，于室温下继续搅拌反应，反应完毕后，经洗涤、萃取、分离、旋蒸、纯化，得到目标产物含异噁唑结构的吡唑类化合物。
进一步优选地，采用薄层色谱法检测是否已经完全反应。
进一步优选地，步骤(1)中，溶剂为二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、乙醚、氯仿、乙醇或乙腈。有机碱为三乙胺、吡啶、二异丙基乙基胺或1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯。步骤(2)中，乙酰基化试剂为乙酰氯或乙酸酐。
在本发明的具体实施例中制备方法中加入5-吡唑啉酮、5-芳烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、有机碱和乙酰基化试剂的摩尔比按照如下比例：
5-吡唑啉酮∶5-芳烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑∶有机碱∶乙酰基化试剂为1∶1～1.2(例如1.1、1.13、1.15、1.16、1.18、1.19)∶1～1.5(例如1.1、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45)∶1～1.2(例如1.1、1.13、1.15、1.16、1.18、1.19)。
进一步优选，溶剂的用量为所述5-吡唑啉酮的质量的20～30倍(例如21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍)。
优选地，步骤(1)中于室温下搅拌反应时间为11-13h(例如11.1h、11.5h、12h、12.3h、12.5h、12.8h)；再优选地，于室温下搅拌反应时间为12h；
优选地，步骤(2)中于室温下继续搅拌反应时间为1-3h(例如1.1h、1.5h、2h、2.3h、2.5h、2.8h)；再优选地，于室温下继续搅拌反应时间为2h。
本发明制备的含异噁唑结构的吡唑类化合物具有杀虫、杀菌活性，可作为杀虫剂与杀菌剂应用于植物有害昆虫与植物病原真菌的防治，可应用于农药领域。
本发明的化合物适合于用于植物有害昆虫的防治，昆虫包括鳞翅目夜蛾科粘虫，同翅目叶蝉科黑尾叶蝉和同翅目蚜科蚜虫等等。当然，本发明的化合物可防治的植物有害昆虫不限于上述举例的范围，本发明对此不作限定。
本发明的化合物适合于用于植物病原真菌的防治，真菌包括小麦纹枯病菌、黄瓜炭疽病菌和稻瘟病菌等等。当然，本发明的化合物可防治的植物病原真菌不限于上述举例的范围，本发明对此不作限定。
制备实施例：
实施例1：
在100ml圆底瓶中加入式ii中所示5-吡唑啉酮(1.74g，10.0mmol)和式iiia中所示5-苯基烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑(2.76g，12.0mmol)和30ml二氯甲烷，随后加入三乙胺(2.0ml，15.0mmol)，置于室温下搅拌反应12h，tlc检测反应完全后；接着向反应体系中滴加乙酰氯(0.85ml，12.0mmol)，于室温下继续搅拌反应2h，向反应体系加入50ml水，分液，水相用二氯甲烷(30mlx2)萃取，合并有机相，无水mgso4干燥，旋蒸浓缩，剩余物进行柱层析(淋洗液：石油醚/乙酸乙酯＝10/1)，得到相应的式ia中所示目标产物4.15g，白色固体，收率93％，熔点40-41℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.11(s，3h)，2.16(s，3h)，2.48(s，3h)，3.88(dd，j＝14.4hz，8.8hz，1h)，3.96(dd，j＝14.8hz，8.0hz，1h)，4.60(t，j＝8.0hz，1h)，7.19-7.24(m，1h)，7.25-7.34(m，5h)，7.35-7.46(m，4h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.6，167.2，155.5，147.3，141.4，140.1，137.6，130.5，129.1，128.6，127.3，127.2，127.0，122.7，109.0，37.1，31.5，20.0，13.3，11.5。
实施例2：
与实施例1的制备方法步骤相同，式ii中所示5-吡唑啉酮、式iiib中所示5-对甲苯基烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、三乙胺、乙酰氯的投料摩尔配比为1∶1.2∶1.5∶1.2，得到式ib中所示目标产物4.19g，白色固体，收率91％，熔点56-57℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.12(s，3h)，2.17(s，3h)，2.30(s，3h)，2.48(s，3h)，3.88(dd，j＝14.4hz，8.8hz，1h)，3.96(dd，j＝14.8hz，7.6hz，1h)，4.57(t，j＝7.6hz，1h)，7.11(d，j＝6.4hz，2h)，7.19(d，j＝6.8hz，2h)，7.24-7.34(m，1h)，7.35-7.47(m，4h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.7，167.3，155.5，147.3，141.4，137.6，137.1，136.6，130.4，129.2，128.0，127.3，127.1，122.7，109.1，36.8，31.7，20.9，20.1，13.4，11.5。
实施例3：
与实施例1的制备方法步骤相同，式ii中所示5-吡唑啉酮、式iiic中所示5-对甲氧苯基烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、三乙胺、乙酰氯的投料摩尔配比为1∶1.2∶1.5∶1.2，得到式ic中所示目标产物4.29g，白色固体，收率90％，熔点55-56℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.07(s，3h)，2.08(s，3h)，2.42(s，3h)，3.69(s，3h)，3.76(dd，j＝14.4hz，8.0hz，1h)，3.87(dd，j＝14.8hz，8.0hz，1h)，4.47(t，j＝7.6hz，1h)，6.75(d，j＝7.2hz，2h)，7.14(d，j＝7.6hz，2h)，7.18-7.26(m，1h)，7.29-7.39(m，4h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.7，167.4，158.4，155.5，147.3，141.4，137.7，132.2，130.5，129.1，128.3，127.3，122.8，113.9，109.3，55.1，36.5，31.8，20.1，13.4，11.5。
实施例4：
与实施例1的制备方法步骤相同，式ii中所示5-吡唑啉酮、式iiid中所示5-对氟苯基烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、三乙胺、乙酰氯的投料摩尔配比为1∶1.2∶1.5∶1.2，得到式id中所示目标产物4.37g，白色固体，收率94％，熔点101-103℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.06(s，6h)，2.42(s，3h)，3.78(dd，j＝13.6hz，8.0hz，1h)，3.86(dd，j＝14.8hz，7.6hz，1h)，4.50(t，j＝7.6hz，1h)，6.91(t，j＝7.6hz，2h)，7.12-7.27(m，3h)，7.28-7.41(m，4h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.4，167.3，161.6(d，jc-f＝244.6hz)，155.5，147.2，141.4，137.6，136.0(d，jc-f＝3.0hz)，130.5，129.1，128.9(d，jc-f＝8.0hz)，127.4，122.8，115.4(d，jc-f＝21.2hz)，108.8，36.6，31.7，20.1，13.4，11.5。
实施例5：
与实施例1的制备方法步骤相同，式ii中所示5-吡唑啉酮、式iiie中所示5-对氯苯基烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、三乙胺、乙酰氯的投料摩尔配比为1∶1.2∶1.5∶1.2，得到式ie中所示目标产物4.42g，白色固体，收率92％，熔点112-113℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.07(s，6h)，2.42(s，3h)，3.77(dd，j＝13.2hz，8.0hz，1h)，3.85(dd，j＝14.4hz，7.6hz，1h)，4.49(t，j＝7.6hz，1h)，7.10-7.27(m，5h)，7.27-7.40(m，4h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.2，167.3，155.5，147.2，141.4，138.7，137.5，132.8，130.5，129.1，128.8，128.7，127.4，122.8，108.6，36.6，31.5，20.1，13.4，11.5。
实施例6：
与实施例1的制备方法步骤相同，式ii中所示5-吡唑啉酮、式iiif中所示5-对溴苯基烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、三乙胺、乙酰氯的投料摩尔配比为1∶1.2∶1.5∶1.2，得到式if中所示目标产物4.73g，白色固体，收率90％，熔点109-110℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.14(s，3h)，2.15(s，3h)，2.50(s，3h)，3.84(dd，j＝14.8hz，8.4hz，1h)，3.93(dd，j＝14.8hz，8.0hz，1h)，4.55(t，j＝8.0hz，1h)，7.18(d，j＝8.0hz，2h)，7.27-7.34(m，1h)，7.35-7.69(m，6h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.2，167.3，155.6，147.2，141.4，139.3，137.5，131.7，130.5，129.1，129.0，127.5，122.8，121.0，108.5，36.7，31.5，20.1，13.4，11.5。
实施例7：
与实施例1的制备方法步骤相同，式ii中所示5-吡唑啉酮、式iiig中5-萘烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、三乙胺、乙酰氯的投料摩尔配比为1∶1.2∶1.5∶1.2，得到式ig中所示目标产物4.22g，无色油状液体，收率85％，熔点45-46℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.05(s，3h)，2.19(s，3h)，2.49(s，3h)，3.98(dd，j＝14.8hz，8.4hz，1h)，4.11(dd，j＝14.4hz，8.0hz，1h)，4.78(t，j＝8.0hz，1h)，7.30(t，j＝6.0hz，1h)，7.36-7.52(m，7h)，7.72-7.85(m，4h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.6，167.3，155.6，147.4，141.6，137.6，137.5，133.1，132.3，130.6，129.1，128.5，127.7，127.5，127.4，126.3，126.1，126.0，125.1，122.8，108.8，37.3，31.5，20.0，13.4，11.5。
实施例8：
与实施例1的制备方法步骤相同，式ii中所示5-吡唑啉酮、式iiih中所示5-呋喃烯基-3-甲基-4-硝基异噁唑、三乙胺、乙酰氯的投料摩尔配比为1∶1.2∶1.5∶1.2，得到式ih中所示目标产物3.84g，白色固体，收率88％，熔点52-53℃。
1hnmr(400mhz，cdcl3)δ2.12(s，3h)，2.18(s，3h)，2.49(s，3h)，3.88(dd，j＝14.4hz，8.8hz，1h)，3.96(dd，j＝14.8hz，8.0hz，1h)，7.19-7.24(m，2h)，7.25-7.34(m，5h)，7.38(d，j＝4.0hz，1h)；13cnmr(100mhz，cdcl3)δ172.6，167.2，155.5，147.3，141.4，140.1，137.6，130.5，129.1，128.6，127.3，127.2，127.0，122.7，109.0，37.1，31.5，20.0，13.3，11.5。
应用实施例：
实施例9：
本实施例中含异噁唑结构的吡唑类化合物的进行对植物有害昆虫的杀虫活性测试。
采用potter喷雾法对上述实施例1～8合成的化合物ia～ih进行了粘虫(mythimnaseparata)的杀虫活性测试，使用浓度为500mg/l；采用叶虫同浸法对合成的化合物进行了蚕豆蚜虫(aphisfabae)的杀虫活性测试，使用浓度为500mg/l；采用浸渍植株法对合成的化合物进行了稻黑尾叶蝉(nephotettixbipunctatus)的杀虫活性测试，使用浓度为500mg/l。
上述实施例1～8合成的化合物进行杀虫活性试验的测试结果如表1所示：
表1实施例1～8中化合物ia～ih的初步杀虫活性数据
表1中杀虫活性测试结果表明，含异噁唑结构的吡唑类化合物均显示出一定的杀虫活性。化合物id、ie、if对粘虫、蚜虫和叶蝉的杀虫活性相对较好，尤其是化合物id的杀虫活性相对较高。
实施例10：本实施例中含异噁唑结构的吡唑类化合物的进行对植物病原真菌的杀菌活性测试。
采用离体叶片含毒马铃薯琼脂培养基法对对上述实施例1～8合成的化合物进行了小麦纹枯病菌(rhizoctoniacerealis)的杀菌活性测试，使用浓度为100mg/l；采用菌丝生长抑制法对合成的化合物进行了黄瓜炭疽病菌(colletotrichumorbiculare)的杀菌活性测试，使用浓度为100mg/l。
上述实施例1～8合成的化合物进行植物病原真菌的杀菌活性测试的测试结果如表2所示：
表2实施例1～8合成的化合物ia～ih的初步杀菌活性数据
表2中的杀菌活性测试结果表明，所述的含异噁唑结构的吡唑类化合物对两种供试真菌具有一定的杀菌活性。化合物id、ie、if对小麦纹枯病菌和黄瓜炭疽病菌的抑制活性相对较好，尤其是化合物id的杀菌活性相对较高。
以上实验数据表明，采用亚结构连接法将异噁唑基和吡唑基引入同一分子中，得到的新颖化合物表现出良好的生物活性，这些实验数据也为今后新型含异噁唑结构的吡唑类化合物的分子设计、合成与生物活性研究提供了一定的理论指导。
综上所述，本发明具有如下有益技术效果：
1、本发明采用亚结构连接法将异噁唑基和吡唑基引入同一分子中，得到通式i所示的结构新颖的一种含异噁唑结构的吡唑类化合物。
2、本发明制备方法操作简便、条件温和、收率高、后处理相对容易且适宜于规模化制备。
3、本发明制备的含异噁唑结构的吡唑类化合物具有杀虫、杀菌活性，可作为杀虫剂与杀菌剂应用于植物有害昆虫与植物病原真菌的防治。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。