含三氟甲基和哌嗪的三唑Mannich碱类化合物及其制备与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属农用杀菌、除草剂领域，涉及一种含三氟甲基和哌嗪的三唑Mannich碱 类化合物及其制备与应用。
【背景技术】
[0002] 随着人们对环境保护和食品安全重要性的认识日益加深，对农药的要求也更加严 格，低毒高效、对环境友好的绿色农药符合未来发展的新要求。发展具有二元甚至多元活性 的化合物更能满足农业一举多得的需求。KARI酶是主要存在于植物和微生物（如细菌、真 菌）体内关键酶之一，对支链氨基酸的生物合成起着必不可少的催化作用，可以作为设计 除草剂或杀菌剂的靶标。1，2,4_三唑是一类具有广泛生物活性的五元含氮杂环化合物，作 为药物分子设计与合成的基本结构一直备受关注。在农药领域，1，2,4_三唑类化合物作为 杀菌剂、杀虫剂和除草剂的应用已有几十年的历史，因其具有用量低和环境安全性好的特 点，目前仍是新农药分子设计、合成与生物活性研究中的热点。另外氟原子能够提高药物的 细胞膜通透性和亲脂性，可以大大提高药物的生物利用度，还可增强配体与靶标之间的结 合能力，从而增加药物的药理活性。哌嗪是医药、农药的重要中间体，在一定程度上哌嗪环 是一个毒性小的增效基团，已商品化的药物如：氟哌酸、利福平、氧氟沙星、恩氟沙星、洛美 沙星等结构中均含有哌嗪环。根据生物活性叠加原理，可将活性片段三唑、三氟甲基、哌嗪 环通过Mannich等反应组合在一起，合成一系列新衍生物，以期发现高生物活性分子。虽然 氮唑类Mannich碱化合物的制备已有报道（CN103288816，CN102276555)，但在现有技术中， 如本发明所示的含三氟甲基和哌嗪的三唑Mannich碱类化合物的制备及其杀菌、除草、以 及KARI酶抑制活性未见公开。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种含三氟甲基和哌嗪的三唑Mannich碱类化合物，它可 应用于对各种作物上囷害和草害的综合防治。
[0004] 本发明提供的含三氟甲基和哌嗪的三唑Mannich碱类化合物，具有如通式I和II 所示的结构式：
[0005]
[0006]式中：
[0007]R1是H、单取代或多取代的低级烷基、低级卤代烷基、低级烷氧基、卤素、硝基、氰 基；
[0008] R2是低级烷基、苄基、取代苄基、苯基、取代苯基、嘧啶基、取代嘧啶基、吡啶基、取 代吡啶基，所述取代苄基、取代苯基、取代嘧啶基和取代吡啶基上的取代基是低级烷基或低 级卤代烷基或卤素原子，所述的取代是单取代或多取代；
[0009] 上述的低级烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、 环丙基、环丁基、环戊基、环己基。
[0010] 上述的低级烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、 仲丁氧基、叔丁氧基、环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基、环己氧基；
[0011] 上述的低级卤代烷基的碳骨架与之所定义的低级烷基中的相同，在此前提下低级 卤代烷基是在低级烷基上的氢原子可以部分或全部被卤原子取代。
[0012] 上述的卤素原子为氟、氯、溴或碘。
[0013] 本发明的通式化合物I可由如下的方法制备，其中的取代基除特别指明外均如前 所限定。
[0014]
[0015] 将式III化合物与式IV化合物用有机溶剂溶解混匀，加入37%甲醛（HCH0)水溶 液，搅拌反应。浓缩后用乙醇-水重结晶，抽滤，乙醇-水洗涤得式I化合物。反应温度为 室温（20~25°C);反应时间通常为5min~lh;所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、四 氢呋喃或1，4_二氧六环；所述式III所示的化合物、式IV所示的化合物、HCH0的摩尔比为 1 : 1 : 4 ~5〇
[0016]通式III的化合物可以按照文献（EuropeanJournalofMedicinalChemistry， 2012,47:153_166 和RussianJournalofOrganicChemistry，2005,41:1522_1525) 操作进行制备，通式IV(1-取代哌嗪）的制备可以参考文献（J.Chem.Res.，2006,（12): 809-811)中的方法进行。
[0017]通式化合物II可由如下的方法制备，其中的取代基除特别指明外均如前所限定。
[0018]
[0019] 将式III化合物与无水哌嗪用有机溶剂溶解混匀，加入37%甲醛（HCH0)水溶液， 搅拌反应。抽滤出生成的固体，直接用乙醇-水洗涤得式II化合物。反应温度为室温（20~ 25°C);反应通常为0.5h以内；所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、四氢呋喃或1，4_二 氧六环；所述式III所示的化合物、无水哌嗪、HCH0的摩尔比为1 : 0.49 : 4~5。
[0020] 本发明的通式I和通式II化合物对黄瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、苹果轮纹病菌、 番茄早疫病菌、小麦纹枯病菌、小麦赤霉病菌等植物病菌有一定的离体抑制活性。特别是对 苹果轮纹病菌、小麦纹枯病菌有较好的离体抑制活性。同时本发明的通式I和通式II化合 物对油菜具有一定的除草活性，还对水稻KARI酶具有较好的离体抑制活性。因此，本发明 还包括通式化合物用于控制植物菌害和杂草、以及抑制KARI酶活性的用途。
[0021] 本发明还包括以通式I和通式II化合物作为活性组分的杀菌或除草组合物。该 杀菌或除草组合物中还包括农业、林业、卫生上可接受的载体。
[0022] 本发明提供了一种含三氟甲基和哌嗪的三唑Mannich碱类化合物。本发明适用 于对各种作物上菌害和草害的综合防治，以及对KARI酶活性的抑制。它可应用于对各 种作物上菌害和草害的综合防治。相对于中国发明专利CN201410668130. 2 (公开号CN 104356123A)曾公开了含取代哌嗪的1，2,4_三唑Mannich碱衍生物及制备方法和应用， 其1，2,4-三唑环上4-位是杂环基亚甲氨基，对照本发明中的化合物来看，1，2,4-三唑环上 4_位是芳基，本发明中优选出的化合物对苹果轮纹病菌和小麦纹枯病菌具有较好的抑制活 性，其结构中1，2,4_三唑环4-位上的芳基较之专利CN201410668130. 2中相应位置上的杂 环基亚甲氨基相比缺少了亚甲氨基片段（_CH=N_)，即芳环直接与1，2,4_三唑环共辄相 连，使得化合物结构具有较强的刚性，并且两环之间的二面角很可能区别较大，从而产生杀 菌活性的差异。此外，本发明中化合物对油菜在200yg/mL具有较好的除草活性，同时具有 显著的离体KARI酶抑制活性，可能是通过作用于油菜以及植物真菌体内KARI酶使其催化 支链氨基酸生物合成的活性受到抑制，表现出杀菌活性。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合实施例来进一步说明本发明，其目的是能更好地理解本发明的内容乃体 现本发明的实质性特点，因此所举之例不应视为对本发明保护范围的限制。这里也特别指 出实施例中所涉及的具体实验方法和设备如无特殊说明，均为常规方法或按照制造厂商说 明书建议的条件实施，所涉及的试剂无特殊说明均为市售。
[0024] 实施例1
[0025] 化合物03的制备方法。
[0026] 步骤A:制备N-(对甲苯基）氨基硫脲
[0027]
[0028]向 10. 73g(0.lOmol)对甲苯胺的DMF(lOOmL)溶液中加入 4. 80g(0. 12mol) NaOH、7. 60g(0. 10mol)CS2，在20~25°C条件下搅拌lh，升温到60~70°C，缓慢加入 18. 75g(0. 30mol)水合肼（80% )继续搅拌反应lh。冷却后，加入适量冰水，有沉淀析出，抽 滤，乙醇重结晶得9. 70g棕色晶体，产率54%。
[0029] 步骤B:制备4-(对甲苯基）-5-三氟甲基-4H-1，2,4-三唑-3-硫醇
[0030]
[0031] 5. 00g(27. 58mmol)N-(对甲苯基）氨基硫脲和6. 29g(55. 17mmol)三氟乙酸加热搅 拌回流反应8h，将反应液倒入适量冰水中，有沉淀析出，抽滤，用氯仿和己烷重结晶，第一次 重结晶后的滤液浓缩后再重结晶，共得2. 06g棕色晶体，产率29%。
[0032] 步骤C:制备1-((4-(4_甲基嘧啶-2-基）哌嗪-1-基）甲基）_4_对甲苯基-3-三 氟甲基-1H-1，2，4-三唑-5 (4H)-硫酮
[003^1
[0034] 在50mL圆底烧瓶中，加入0.30g(1. 16mmol) 4-对甲苯基-5-三氟甲基-4H-1，2， 4-三唑-3-硫醇，0. 21g(l. 16mmol)l-(4-甲基嘧啶-2-基）哌嗪和10mL无水乙醇，于搅 拌下加入〇. 4g(5.OOmmol) 37%甲醛水溶液，混合物于室温搅拌反应0. 5h。有固体析出，用 水-乙醇洗涤得0. 44g白色晶体，产率85%。
[0035] 实施例2
[0036] 化合物13的制备方法。
[0037] 步骤A:制备N-(对氟苯基）氨基硫脲 [0038"
[0039]向 11.llg(0.lOmol)对氟苯胺的DMF(lOOmL)溶液中加入 4. 80g(0. 12mol) NaOH、7. 60g(0. 10mol)CS2，在20~25°C条件下搅拌lh，升温到60~70°C，缓慢加入 18. 75g(0. 30mol)水合肼（80% )继续搅拌反应lh。冷却后，加入适量冰水，有沉淀析出，抽 滤，乙醇重结晶得10. 50g棕色晶体，产率57%。
[0040] 步骤B:制备4-(对氟苯基）-5-三氟甲基-4H-1，2,4-三唑-3-硫醇
[0041]
[0042] 5. 00g(24. 79mmol)N_(对氟苯基）氨基硫脲和6. 16g(49. 58mmol)三氟乙酸加 热搅拌回流反应8h，将反应液倒入适量冰