专利名称：3(2h)—哒嗪酮衍生物及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及3(2H)-哒嗪酮衍生物及其制备方法，以及该3(2H)-哒嗪酮衍生物作为昆虫生长调节剂的应用。
背景技术：
传统的有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等以神经系统为靶标的杀虫剂在防治虫害、保障农业丰收上起了很大作用；但由于频繁、大量地使用，导致害虫抗药性的产生且持续增长。同时，这些杀虫剂对在同一生态系统生长的害虫天敌等非靶标生物也产生不良影响，对人畜亦不安全；并且某些药剂在环境中残留期长，对环境产生了一定程度的污染。随着对常规杀虫剂某些不良作用的认识日益深刻，人类对杀虫剂作用的理解也发生了根本性的变化，日益强调对害虫的种群进行控制和调节而不仅仅是杀死，更注重生物合理性、环境和谐性。具抗蜕皮激素活性的昆虫生长调节剂能调控昆虫的生长发育、变态、生殖等生理活动，对非靶标生物低毒或无毒，具有良好的应用和发展前景。
日产化学公司在研究哒嗪酮类除草剂时发现，化合物NC-170(哒幼酮)能抑制飞虱和叶蝉的变态，其用量低于1mg/L剂量，可抑制昆虫发育，影响蜕皮，使昆虫不能完成由若虫至成虫的变态，导致昆虫逐渐死亡；此外还具有抑制胚胎发育、促进色素合成、刺激卵巢发育、产生短翅型昆虫等性能。日产化学公司研究人员在此基础上，通过结构与活性关系研究，先后开发了新一代具有保幼激素活性的哒嗪酮类化合物NC-184、NC-194、NC-196。这一类化合物结构新颖、活性高，对飞虱、叶蝉类水稻害虫表现出很高的保幼激素活性，但杀虫谱较窄。
发明内容
本发明的目的是提供一种杀虫谱广、能调节害虫生长的哒嗪酮衍生物及其制备方法。
本发明所提供的3(2H)-哒嗪酮衍生物，其结构式为式I， (式I)其中，R1是碳原子为1-4的烷基，苯基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苯基，苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苯甲酰甲基；X是硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的胺基，碳原子为1-4的烷基取代的酰胺；Y是硫，氰基亚氨基，硝基亚氨基，硝基次甲基；Z是氧，硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的氨基；n为0或1。
其中，所述R1优选的是叔丁基，苯基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基或卤素的取代苯基，苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基或卤素的取代苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基或卤素的取代苯甲酰甲基；X是硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的氨基，碳原子为1-4的烷基取代的酰胺；Y是硫，氰基亚氨基，硝基亚氨基，硝基次甲基；Z是氧，硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的氨基；n为0或1。
本发明所提供的化合物可按如下方法进行制备由式II化合物与式III化合物在无水的有机溶剂中，在碱性物质存在下进行反应，得到所述3(2H)-哒嗪酮衍生物， (式II) (式III)其中，R1、X、Y、Z和n的定义与式I中相同。
反应方程式为 反应所用的有机溶剂包括脂肪烃、脂环烃或芳烃，或者这些烃的卤代物，如，苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、石油醚、己烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等；醚类，如乙醚、二异丙醚、四氢呋喃或乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚等；酮类，如丙酮、丁酮或甲基异丁酮等；腈类，如乙腈、丙腈或丁腈等；酰胺类，如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-甲酰苯胺、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺等；酯类，如乙酸甲酯或乙酸乙酯等；亚砜类，如二甲基亚砜等；醇类，如甲醇、乙醇、正-或异丙醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚等。优选溶剂为二甲基甲酰胺、乙腈或二甲基亚砜，最优选为二甲基甲酰胺。
反应中所用的碱性物质为有机碱和无机碱，可选用碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢化钠中的一种。
反应可以在相对宽的温度范围内进行，反应是在10℃至120℃，优选在30℃至100℃间的温度下进行。
在制备过程中，所用的式II化合物可根据《有机中间体制备》(李在国编著，化学工业出版社，2001年177～178页)所述方法制备；式III化合物可根据下列文献制得2-噻唑硫酮合成方法张殷全，许仲仪，梁娩微等.2-噻唑硫酮的两种一步合成法.化学试剂，2000，22(6)，369-374；3-甲基-4-硝基亚氨基-1、3、5-噁二嗪和3-乙基-4-硝基亚氨基-1、3、5-噁二嗪的合成方法Hee-Joo Kim，Shangzhong liu，Young-Soo Keum，and Qing X.Li*Development of an Enzyme-linked Immunosorbent Assay for the InsecticideThiamethoxam.J.Agric.Food Chem.2003，51，1823-1830；2-N-氰基亚氨基-1、3-噻唑啉的合成方法Sauter Robert，Reuter Wolfgang.(Cyanoimino)substituted heterocyclic compounds.Ger.Offen.2205745.1973-08-23；3-乙基-4-硝基亚氨基咪唑烷的合成方法Jerome Boёlle，Raphcёl Schnéider，Philippe Gerardin，et al.Synthesis and insectidial Evaluation of N-substituted2-Nithoiminoimidazolidines，Pesticides Science，1998，54(3)307-309。
本发明的另一个目的是提供本发明化合物的应用。
本发明发明人通过实验证实，本发明化合物对昆虫，特别是家蝇或蝗虫，具有良好的生长抑制性能，可以作为昆虫生长调节剂的活性成分。
本发明的3(2H)-哒嗪酮衍生物使用方法简单，采用常规方法使用即可抑制家蝇幼虫、蝗蝻的生长发育，为一类具有良好应用前景的昆虫生长调节剂。
具体实施例方式
实施例1、制备2-叔丁基-4-氯-5-[2-(2-硫代-噻唑啉-3-基)-乙氧基]-3(2H)-哒嗪酮(化合物1)在30ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺(DMF)15.0ml、2-叔丁基-4-氯-5-(2-溴-乙氧基)-3(2H)-哒嗪酮1.6g、碳酸钾1.0g和2-噻唑硫酮0.6g。升温至40℃，反应5小时。反应结束后冷却，真空脱溶，将脱除溶剂的残留物倒入冰水中，静置，过滤，干燥，得淡黄色固体1.7g，收率97.0％。经无水乙醇重结晶，产物m.p.116.0.～117.0℃。
实施例2、制备2-叔丁基-4-氯-5-[2-(2-氰基亚胺基-噻唑烷)-乙氧基]-2H-哒嗪-3-酮(化合物2)在30ml三口瓶中加入乙腈15.0ml、2-叔丁基-4-氯-5-(2-溴-乙氧基)-3(2H)-哒嗪酮1.6g、碳酸钾1.0g和2-N-氰基亚氨基-1、3-噻唑啉0.65g。升温至80℃，反应5小时。反应结束后冷却，静置，过滤，干燥，得淡黄色片状固体1.6g，收率94.0％。经无水乙醇重结晶，产物m.p.187.0-188.0℃。
实施例3、制备2-苄基-4-氯-5-[2-(2-硝基亚胺基-咪唑烷)-乙氧基]-3(2H)-哒嗪酮(化合物3)在30mL三口瓶中加入DMF20.0ml、2-苄基-4-氯-5-(2-溴-乙氧基)-3(2H)-哒嗪酮2.1g、碳酸钾1.0g和N-硝基亚胺基咪唑烷0.8g。升温至60℃，反应24小时。反应结束后冷却，真空脱溶，将脱除溶剂的残留物倒入冰水中，静置，过滤，干燥，得到淡黄色固体2.3g，收率95.8％，柱层析(层析介质为100～200目柱层析硅胶)，洗脱剂为氯仿∶乙醇＝10∶1(体积比)，得白色固体，其m.p.203.0～204.0℃。
实施例4、制备2-叔丁基-4-氯-5-[2-(2-硝基亚胺基-咪唑烷)-乙氧基]-2H-哒嗪-3-酮(化合物4)制备方法同实施例2，其不同之处在于以2-硝基亚胺基-咪唑烷为反应原料，所用溶剂为乙腈，所用碱性物质为碳酸钾，各种反应原料的用量相同，反应温度为60℃，反应时间为24h。
实施例5、制备2-叔丁基-4-氯-5-[2-(4-硝基亚胺基-3-甲基-1，3，5噁二嗪)-乙氧基]-2H-哒嗪-3-酮(化合物5)制备方法同实施例2，其不同之处在于以4-硝基亚胺基-3-甲基-1，3，5噁二嗪为反应原料，所用溶剂为乙腈，所用碱性物质为碳酸钠，各种反应原料的用量相同，反应温度为60℃，反应时间为24h。
实施例6、制备2-叔丁基-4-氯-5-[2-(4-硝基亚胺基-3-乙基-1，3，5噁二嗪)-乙氧基]-2H-哒嗪-3-酮(化合物6)制备方法同实施例2，其不同之处在于以4-硝基亚胺基-3-乙基-1，3，5噁二嗪为反应原料，所用溶剂为乙腈，所用碱性物质为碳酸氢钠，各种反应原料的用量相同，反应温度为60℃，反应时间为24h实施例7、制备2-苄基-4-氯-5-[2-(2-硫代-噻唑啉-3-基)-乙氧基]-3(2H)-哒嗪酮(化合物7)在30ml三口瓶中加入二甲基甲酰胺(DMF)15.0ml、2-苄基-4-氯-5-(2-溴-乙氧基)-3(2H)-哒嗪酮1.7g、碳酸钾1.0g和2-噻唑硫酮0.6g。升温至40℃，反应5小时。反应结束后冷却，真空脱溶，将脱除溶剂的残留物倒入冰水中，静置，过滤，干燥，得淡黄色固体1.8g，收率95.0％。经无水乙醇重结晶，产物m.p.116.0.～117.0℃。
实施例8、制备2-苄基-4-氯-5-[2-(2-氰基亚胺基-噻唑烷)-乙氧基]-3(2H)-哒嗪酮(化合物8)制备方法同实施例7，其不同之处在于以2-氰基亚胺基-噻唑烷为反应原料，所用溶剂为二甲基亚砜(DMSO)，所用碱性物质为碳酸氢钾，各种反应原料的用量相同，反应温度为30℃，反应时间为24h。
实施例9、制备2-苄基-4-氯-5-[2-(2-硝基亚胺基-3-乙基-咪唑烷)-乙氧基]-2H-哒嗪-3-酮(化合物9)制备方法同实施例7，其不同之处在于以2-硝基亚胺基-3-乙基-咪唑烷为反应原料，所用溶剂为DMF，所用碱性物质为碳酸钾，各种反应原料的用量相同，反应温度为40℃，反应时间为24h。
实施例10、制备2-苄基-4-氯-5-[2-(4-硝基亚胺基-3-甲基-1，3，5噁二嗪)-乙氧基]-2H-哒嗪-3-酮(化合物10)制备方法同实施例7，其不同之处在于以4-硝基亚胺基-3-甲基-1，3，5噁二嗪为反应原料，所用溶剂为DMF，所用碱性物质为碳酸钾，各种反应原料的用量相同，反应温度为40℃，反应时间为24h。
实施例11、制备2-苄基-4-氯-5-[2-(4-硝基亚胺基-3-乙基-1，3，5噁二嗪)-乙氧基]-2H-哒嗪-3-酮(化合物11)制备方法同实施例7，其不同之处在于以4-硝基亚胺基-3-乙基-1，3，5噁二嗪为反应原料，所用溶剂为DMF，所用碱性物质为氢化钠，各种反应原料的用量相同，反应温度为40℃，反应时间为24h。
实施例12、制备2-(2-氧代-2-苯-乙基)-4-氯-5-[2-(2-硫代-噻唑啉-3-基)-乙氧基]-3(2H)-哒嗪酮(化合物12)在30mL三口瓶中加入DMF20.0mL、2-(2-氧代-2-苯-乙基)-4-氯-5-(2-溴-乙氧基)-3(2H)-哒嗪酮1.8g、碳酸钾0.8g和2-噻唑硫酮0.6g。升温至100℃反应24小时，反应结束后冷却，真空脱溶，将脱除溶剂的残留物倒入冰水中，静置，过滤，干燥得到淡黄色固体1.7g，收率84.0％。柱层析(层析介质为100～200目柱层析硅胶)，洗脱剂为氯仿∶乙酸乙酯＝10∶1(体积比)，得白色固体，其m.p.137.0～138.0℃。
实施例1-12所得的化合物的参数列于表1，其1HNMR、IR以及元素分析数据结果见表2、表3和表4，结果表明，实施例1-12所合成的化合物结构正确。
表1.实施例1-12化合物的理化参数
表2.实施例1-12化合物的1H-NMR数据
表3.实施例1-12化合物的IR数据
表4.实施例1-12化合物的元素分析数据
实施例13本发明化合物的生物活性测试1、实施例1-12所合成的化合物对家蝇两龄幼虫的杀虫效率将实施例1-12所合成的化合物和对照药剂mimic分别用DMF溶解，加入乳化剂吐温-80，样品配制成重量浓度为5％、乳化剂为10％的溶液，吸取0.225ml溶液，加入10ml水稀释，倒入10g家蝇幼虫饲料，搅拌均匀，配制成含有562.5mg/kg饲料的家蝇幼虫饲料，然后装入50ml塑料杯中，将20头生理状态相似的两龄家蝇幼虫放入塑料杯中，上盖纱布，用橡皮筋扎紧，25℃下保存。同时做空白实验(吸取0.225ml乳化剂为10％的DMF溶液，加入10ml水稀释，倒入10g家蝇幼虫饲料，搅拌均匀，然后装入50ml塑料杯中，将20头生理状态相似的两龄家蝇幼虫放入塑料杯中，上盖纱布，用橡皮筋扎紧，25℃下保存)。每隔24h观察一次，检查死亡数，直到未死的幼虫全部化蛹，实验结果见表5。
2、实施例1-12所合成的化合物对东亚飞蝗幼虫的杀虫效率实验虫种为东亚飞蝗三龄幼虫。
实验方法为该实验采用胃毒法，将对照药剂卡死克和待测样品分别配成562.5mg/kg的水溶液，方法同上。将新鲜玉米叶放入待测液中浸泡5秒，取出凉干。28℃下，在直径为10cm、高度为20cm圆柱型养虫笼中(养虫笼两端铁制封口，盒盖用铁纱网封住)，放入20头三龄蝗蝻，用浸渍的玉米叶饲喂24h后，取出浸渍玉米叶，用无药玉米叶饲喂蝗蝻；以后每天更换新鲜玉米叶，同时做空白实验(将新鲜玉米叶放入清水中浸泡5秒，取出凉干。28℃下，在直径为10cm、高度为20cm圆柱型养虫笼中(养虫笼两端铁制封口，盒盖用铁纱网封住)，放入20头三龄蝗蝻，用浸渍的玉米叶饲喂24h后，取出浸渍玉米叶，用无药玉米叶饲喂蝗蝻；观察记录死亡情况，结果见表5。
表5.实施例1-12所合成化合物对家蝇幼虫和蝗蝻的杀虫率
结果表明，本发明化合物对家蝇和蝗虫均有作用，而其中化合物1，3，6，8对家蝇具有较好的生物活性；化合物1，4，6对蝗虫幼虫具有较好的生物活性。
权利要求
1.一种3(2H)-哒嗪酮衍生物，其结构式为式I， (式I)其中，R1是碳原子为1-4的烷基，苯基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苯基，苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苯甲酰甲基；X是硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的胺基，碳原子为1-4的烷基取代的酰胺；Y是硫，氰基亚氨基，硝基亚氨基，硝基次甲基；Z是氧，硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的氨基；n为0或1。
2.根据权利要求1所述的3(2H)-哒嗪酮衍生物，其特征在于所述R1是叔丁基，苯基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基或卤素的取代苯基，苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基或卤素的取代苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基或卤素的取代苯甲酰甲基；X是硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的氨基，碳原子为1-4的烷基取代的酰胺；Y是硫，氰基亚氨基，硝基亚氨基，硝基次甲基；Z是氧，硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的氨基；n为0或1。
3.制备权利要求1所述3(2H)-哒嗪酮衍生物的方法，是由式II化合物与式III化合物在无水的有机溶剂中，在碱性物质存在下进行反应，得到所述3(2H)-哒嗪酮衍生物， (式II) (式III)其中，R1是碳原子为1-4的烷基，苯基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苯基，苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苄基，取代基为碳原子为1-4的烷基、碳原子为1-4的烷氧基、卤素或氰基的取代苯甲酰甲基；X是硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的胺基，碳原子为1-4的烷基取代的酰胺；Y是硫，氰基亚氨基，硝基亚氨基，硝基次甲基；Z是氧，硫，氨基，碳原子为1-4的烷基取代的氨基；n为0或1。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、乙腈或二甲基亚砜。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于所述碱性物质为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾或氢化钠。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于所述反应的温度为10-120℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述反应的温度为10-120℃。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述反应的温度为30-100℃。
9.以权利要求1所述3(2H)-哒嗪酮衍生物为活性成分的昆虫生长调节剂。
10.根据权利要求9所述的昆虫生长调节剂，其特征在于所述昆虫为家蝇或蝗虫。
全文摘要
本发明公开了3(2H)－哒嗪酮衍生物及其制备方法与应用。本发明的3(2H)－哒嗪酮衍生物，其结构式为式I，其中，R
文档编号A01N43/74GK1631889SQ20041009645
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月1日 优先权日2004年12月1日
发明者杨新玲, 郭钰来, 凌云, 李洪森, 朱伟文, 邱立红, 陈馥衡 申请人:中国农业大学