专利名称：一类2－取代苯并噻唑－1,2,4－三唑啉酮衍生物的合成及除草活性的制作方法
技术领域：
本发明涉及一类2-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物的合成及除草活性。
背景技术：
近十年来，以原卟啉原氧化酶(Protox)为作用靶标的除草剂专利呈上升趋势。Protox抑制剂抑制叶绿素合成中从原卟啉原IX至原卟啉IX反应过程中起催化作用的原卟啉原氧化酶，引起原卟啉IX在细胞质内的大量积累并在光和氧的作用下产生单态氧，作用于细胞膜脂，从而导致细胞膜结构的解离，细胞内源物的渗漏，最终导致细胞的死亡。
1，2，4-三唑啉酮类衍生物具有广泛的除草活性，它属于原卟啉原氧化酶抑制剂，因而受到各大农药公司和科研机构的关注。近年来在国际上申请了很多相关专利，并且出现了几个商品化品种，如FMC公司开发的磺酰三唑酮(sulfentrazone)和三唑酮草酯(carfentrazon-ethyl)，杜邦公司开发的唑啶草酮(azafenidin)等。苯并噻唑类衍生物具有广泛的生物活性，如杀虫、除草、杀菌、肖炎、抗肿瘤等。本发明利用活性亚结构拼接的方法，把具有生物活性的苯并噻唑基团拼接在三唑啉酮上，采用类同合成法对三唑啉酮结构进行修饰，设计、合成了一类新型的三唑啉酮衍生物。
发明内容
本发明的目的在于探索除草活性较好的化合物，提供一类具有除草活性的新型2-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物及其制备方法。
本发明提出的一类三唑啉酮衍生物，其结构通式如下I 式中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代苄基或取代的芳杂环亚甲基R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
以通式I表示的三唑啉酮衍生物依据n的不同而分为以下两种，当n等于0时，通式I表示的I-1化合物，n等于1或2时，通式I表示的I-2化合物，
式I-1和I-2中，X、R1、R2和R3的定义与通式I中的定义相同。
以通式I表示的三唑啉酮衍生物的制备依据n的不同而分为以下两种方法方法A通式I表示的I-1化合物的制备方法是使通式II与通式III所表示的化合物进行反应， 式II、III和I-1中，X表示F、Cl或Br；Y表示Cl或Br；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代苄基或取代的芳杂环亚甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
上述反应中，2-巯基苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮，卤代烷基、α-卤代羧酸酯、酰卤、取代苄基卤或卤甲基芳杂环，氢氧化钠反应的物质的量的比为1∶1.1∶1.2，反应采用水和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液为溶剂，水和N，N-二甲基甲酰胺的体积比为5∶1，反应温度为25℃，反应时间为2～6小时，即可获得很好的收率。
方法B通式I表示的I-2化合物的制备方法是使通式I-1所表示的化合物与间氯过氧苯甲酸(MCPBA)进行氧化反应， 式I-1、I-2中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代苄基或取代的芳杂环亚甲基；
R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
上述化合物I-2的制备中，三唑啉酮的苯并噻唑硫醚与间氯过氧苯甲酸反应的物质的量的比为1∶1或1∶2，反应溶剂采用二氯甲烷，反应温度为0～25℃，反应时间为2～4小时，即可获得很好的收率。三唑啉酮的苯并噻唑硫醚与间氯过氧苯甲酸反应的物质的量的比为1∶1时，得n等于1的化合物；三唑啉酮的苯并噻唑硫醚与间氯过氧苯甲酸反应的物质的量的比为1∶2时，得n等于2的化合物。
通式II表示的化合物是制备通式I表示的三唑啉酮衍生物的中间原料。通式II表示的化合物的制备方法是使通式IV所表示的化合物在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中与乙基黄原酸钾进行反应， 式II、IV中，X表示F、Cl、Br；Z表示F、Cl、Br；R2表示甲基、二氟甲基；R3表示甲基、三氟甲基。
上述化合物II的制备中，2，4-二卤代-5-氨基苯基-1，2，4-三唑啉酮与乙基黄原酸钾的物质的量的比为1∶2，反应采用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，反应温度为140℃，反应时间为5～7小时，即可获得较好的收率。
本发明提供的式I化合物对稗草、马唐、狗尾草、芥菜、反枝苋和小藜具有显著的除草活性，因而可作为除草剂的有效成分。
具体实施例方式下面通过实施实例来具体地说明本发明的化合物的制备方法。
实施例1 的制备将0.01摩尔的2-(2，4-二氯-5-胺基苯基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌至澄清，然后分两次加入0.02摩尔乙基黄原酸钾，在140℃回流反应5小时，冷却，加入到100毫升冰水中，用6当量盐酸中和，析出大量固体，抽滤，得白色固体，收率68％，m.p.201～203℃。
元素分析计算值 C％ 37.88 H％ 2.02 N％ 16.06实测值 C％ 37.57 H％ 1.96 N％ 16.301H NMR(δ/ppm)2.515(s，3H，CH3)，6.962-7.252(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.263-7.535(m，2H，ArH)，11.033(s，1H，SH)；MS(m/z)354.1(M+，100)，355.8(M+2，25.16)，291.5(48.58)，172.2(35.66)，145.8(58.61)，124.7(57.77)，89.2(55.89)。
实施例2 的制备将0.01摩尔的2-(2-氟-4-溴-5-胺基苯基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌至澄清，然后分两次加入0.02摩尔乙基黄原酸钾，在140℃回流反应5小时，冷却，加入到100毫升冰水中，用6当量盐酸中和，析出大量固体，抽滤，得白色固体，收率73％，m.p.248～250℃。
元素分析计算值 C％ 39.76 H％ 2.12 N％ 16.86实测值 C％ 39.56 H％ 2.16 N％ 17.001H NMR(δ/ppm)2.508(s，3H，CH3)，4.581(s，2H，CH2)，7.377-7.662(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.442-7.912(m，2H，ArH)，13.990(s，1H，SH)。
实施例3 的制备将0.01摩尔的2-(2-溴-4-氟-5-胺基苯基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌至澄清，然后分两次加入0.02摩尔乙基黄原酸钾，在140℃回流反应7小时，冷却，加入到100毫升冰水中，用6当量盐酸中和，析出大量固体，抽滤，得白色固体，收率48％，m.p.254～256℃。
元素分析计算值 C％ 33.60 H％ 1.79 N％ 14.25实测值 C％ 33.94 H％ 2.11 N％ 13.921H NMR(δ/ppm)2.527(s，3H，CH3)，6.972-7.262(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.152(s，1H，5-ArH)，7.691(s，1H，2-ArH)，11.045(s，1H，SH)。
实施例4
的制备将0.01摩尔的2-(2-氟-4-溴-5-胺基苯基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到30毫升N，N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌至澄清，然后分两次加入0.02摩尔乙基黄原酸钾，在140℃回流反应6小时，冷却，加入到100毫升冰水中，用6当量盐酸中和，析出大量固体，抽滤，得白色固体，收率75％，m.p.299～301℃。
元素分析计算值 C％ 44.58 H％ 3.03 N％ 18.91实测值 C％ 44.62 H％ 2.83 N％ 18.671H NMR(δ/ppm)2.357(s，3H，CH3)，3.400(s，3H，NCH3)，7.301-7.470(m，2H，Ar)，11.215(s，1H，SH)。
实施例5 的制备将0.001摩尔的2-(6-氯-2-巯基苯并噻唑-5-基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到0.0012摩尔氢氧化钠的水(5毫升)溶液中，搅拌至澄清，滴加0.0011摩尔α-溴乙酸乙酯的N，N-二甲基甲酰胺(1毫升)溶液，室温搅拌反应6小时，加水10毫升，抽滤，得白色固体，收率69％，m.p.86～87℃。
元素分析计算值 C％ 41.43 H％ 3.01 N％ 12.88实测值 C％ 41.25 H％ 2.89 N％ 12.741H NMR(δ/ppm)1.274-1.310(t，3H，CH3，J＝7.2Hz)，2.501(s，3H，CH3)，4.161(s，2H，CH2)，4.218-4.272(q，2H，CH2，J＝7.2Hz)，6.936-7.227(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.905(s，2H，ArH)实施例6 的制备将0.001摩尔的2-(6-氟-2-巯基苯并噻唑-5-基)-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到0.0012摩尔氢氧化钠的水(5毫升)溶液中，搅拌至澄清，滴加0.0011摩尔α-溴乙酸乙酯的N，N-二甲基甲酰胺(1毫升)溶液，室温搅拌反应6小时，加水10毫升，抽滤，得白色固体，收率84％，m.p.91～93℃。
元素分析计算值 C％ 43.06 H％ 3.13 N％ 13.39实测值 C％ 43.10 H％ 3.19 N％ 13.381H NMR(δ/ppm)1.065-1.101(t，3H，CH3，J＝7.2Hz)，1.831-1.886(m，2H，CH2)，2.497(s，3H，CH3)，3.308-3.345(t，2H，CH2，J＝7.2Hz)，6.937-7.228(t，1H，CH，J＝58Hz)，7.584-7.946(m，2H，ArH)。
实施例7 的制备将0.001摩尔的2-(6-氟-2-苄硫基苯并噻唑-5-基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，搅拌10分钟，再一次性加入0.001摩尔MCPBA(间氯过氧苯甲酸)，室温反应2小时，倾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，得白色固体，收率91％，m.p.162～164℃。
元素分析计算值 C％ 53.72 H％ 3.76 N％ 13.92实测值 C％ 53.47 H％ 3.53 N％ 13.571H NMR(δ/ppm)2.365(s，3H，CH3)，3.366(s，3H，NCH3)，4.313-4.539(m，2H，CH2，J＝13.2Hz)，7.101-7.319(m，5H，ArH)，7.740-7.762(d，1H，ArH，J＝8.8Hz)，8.225-8.241(d，1H，ArH，J＝6.4Hz)。
实施例8 的制备将0.001摩尔的2-(6-氟-2-甲硫基苯并噻唑-5-基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，搅拌10分钟，再-次性加入0.001摩尔MCPBA(间氯过氧苯甲酸)，室温反应2小时，倾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，得白色固体，收率93％，m.p.199～201℃。
元素分析计算值 C％ 44.16 H％ 3.40 N％ 17.17实测值 C％ 44.06 H％ 3.06 N％ 16.821H NMR(δ/ppm)2.351(s，3H，CH3)，3.090(s，3H，SCH3)，3.353(s，3H，NCH3)，7.838-7.861(d，1H，ArH，J＝9.2Hz)，8.204-8.222(d，1H，ArH，J＝7.2Hz)
实施例9 的制备将0.001摩尔的2-(6-氯-2-(2-氯苄硫基苯并噻唑)-5-基))-4-二氟甲基-5-甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，搅拌10分钟，再一次性加入0.002摩尔MCPBA(间氯过氧苯甲酸)，室温反应4小时，倾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，得白色固体，收率90％，m.p.196～198℃。
元素分析计算值 C％ 42.87 H％ 2.39 N％ 11.09实测值 C％ 42.53 H％ 2.43 N％ 10.821H NMR(δ/ppm)2.534(s，3H，CH3)，4.985(s，2H，CH2)，6.959-7.250(t，1H，CHF2)，7.267-7.413(m，4H，ArH)，8.146-8.330(d，2H，ArH)。
实施例10 的制备将0.001摩尔的2-(6-氟-2-正丙硫基苯并噻唑)-5-基)-4，5-二甲基-1，2，4-三唑啉-3-酮加入到10毫升二氯甲烷中，搅拌10分钟，再一次性加入0.002摩尔MCPBA(间氯过氧苯甲酸)，室温反应4小时，倾入30毫升水中，二氯甲烷萃取2次，每次15毫升，无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，得白色固体，收率95％，m.p.196～198℃。
元素分析计算值 C％ 45.39 H％ 4.08 N％ 15.13实测值 C％ 45.44 H％ 3.93 N％ 14.911H NMR(δ/ppm)1.062-1.100(s，3H，CH2CH3)，1.879-1.937(s，2H，CH2CH3)，2.357(s，3H，CH3)，3.357(s，3H，NCH3)，3.475-3.515(m，2H，SCH2)，7.839-7.862(d，1H，ArH，J＝9.2Hz)，8.366-8.383(d，1H，ArH，J＝6.8)。
采用上述类似方法同样可以制备其它的化合物。表1中所列的为本发明合成的部分化合物。
表1中省略符号的含义如下
表12-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物
从下面的除草活性试验可以看出，本发明的式I化合物对稗草、马唐、狗尾草、芥菜、反枝苋和小藜具有显著的除草活性。
实施例11除草活性试验(温室盆栽法)
试材培养试验用土为未使用农药地带收集的田园土、山土和购买的已腐熟有机土，按体积比1∶1∶1配制，混合搅拌均匀后作为试验专用土。分别取口径9.5厘米、深8厘米花盆，将土壤装满花盆的3/4。加水待土壤完全湿润后，分别将三种阔叶草和三种禾本科杂草种子播入盆内，每种杂草保证10～15粒种子，播种后，覆1～3厘米厚混沙细土，待花盆内土壤吸水饱和后，放掉花盆底部积水，然后置于温室内培养生长。每天补水，使土壤湿度保持80％(相对湿度)左右，生长温度15～30℃，空气湿度50％以上。待禾本科杂草长至2叶期、阔叶杂草真叶期时，进行芽后茎叶喷雾处理。芽前处理在喷药前2天种植，在杂草出苗前进行土壤处理。
试验方法采用温室盆栽法，单剂量下对6种靶标杂草进行芽前、芽后处理，靶标杂草为3种禾本科杂草稗草(Echinochloa crusgalli)、马唐(Digiatria sanguinalis)、狗尾草(Setaria viridis)，3种阔叶杂草芥菜(Brassica juncea)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)和小藜(Chenopodiumalbum)。处理剂量设置为300克有效成分/公顷。每处理3次重复，设空白对照。
喷雾装置为3WPSHZ-500自动喷雾塔，喷药面积0.132米2，药液量10毫升，工作压力0.2兆帕，着液量40％。处理后置入温室中生长，生长温度15～30℃；定时观察植株反应症状，并于药后15天药效完全发挥时，按照抑制率分为5个等级90≤A≤100％；80≤B＜90％，60≤C＜80％；50≤D＜60％，E＜50％。
表2各化合物的除草活性测定结果
注90≤A≤100％；80≤B＜90％，60≤C＜80％；50≤D＜60％，E＜50％本发明的化合物作为除草剂使用时，可将本发明的化合物与其它植保上允许的载体或稀释剂混合，借此将其调成通常使用的各种剂型，如粉剂、可湿性粉剂、颗粒剂、悬浮剂、水乳剂等来使用，也可以与其它的除草剂混合使用或同时并用。
权利要求
1.一类2-取代苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮衍生物，其特征在于具有如下通式I表示的结构 式中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代苄基或取代的芳杂环亚甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
2.权利要求1所述的由通式I表示的I-1化合物的制备方法，其特征在于，使通式II所表示的化合物与通式III所表示的化合物进行反应， R1YI-1II III式II、III和I-1中，X表示F、Cl或Br；Y表示Cl或Br；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代苄基或取代的芳杂环亚甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
3.根据权利要求2所述的由通式I表示的I-1化合物的制备方法，其特征在于，2-巯基苯并噻唑-1，2，4-三唑啉酮、卤代烷基或取代的卤代烷基或卤代烯基或α-卤代羧酸酯、取代的卤代苄基和取代的卤代芳杂环亚甲基与氢氧化钠反应的物质的量的比为1∶1.1∶1.2，反应采用水和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液为溶剂，水和N，N-二甲基甲酰胺的体积比为5∶1，反应温度为25℃，反应时间为2～6小时。
4.权利要求1所述的由通式I表示的I-2化合物的制备方法，其特征在于使通式I-1所表示的化合物与间氯过氧苯甲酸进行氧化反应， 式I-1、I-2中X表示F、Cl或Br；n等于1或2；R1表示烷基、取代烷基、烯基、α-羧酸酯、取代苄基或取代的芳杂环亚甲基；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
5.根据权利要求4所述的由通式I表示的I-2化合物的制备方法，其特征在于，三唑啉酮的苯并噻唑硫醚与间氯过氧苯甲酸反应的物质的量的比为1∶1或1∶2，反应溶剂采用二氯甲烷，反应温度为0～25℃，反应时间为2～4小时，三唑啉酮的苯并噻唑硫醚与间氯过氧苯甲酸反应的物质的量的比为1∶1时，得n等于1的化合物；三唑啉酮的苯并噻唑硫醚与间氯过氧苯甲酸反应的物质的量的比为1∶2时，得n等于2的化合物。
6.权利要求2中所述的由通式II表示的化合物的制备方法，其特征在于，使通式IV所表示的化合物在N，N-二甲基甲酰胺中与乙基黄原酸钾进行反应， 式II、IV中，X表示F、Cl或Br；Z表示F、Cl或Br；R2表示甲基或二氟甲基；R3表示甲基或三氟甲基。
7.根据权利要求6所述的由通式II表示的化合物的制备方法，其特征在于，2，4-卤代-5-氨基苯基-1，2，4-三唑啉酮、乙基黄原酸钾的物质的量的比为1∶2，反应采用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，反应温度为140℃，反应时间为5～7小时。
8.权利要求1所述的由通式I表示的化合物的应用，其特征在于，用作对稗草除草剂的有效成分，应用剂量为300克有效成分/公顷。
9.权利要求1所述的由通式I表示的化合物的应用，其特征在于，用作对马唐除草剂的有效成分，应用剂量为300克有效成分/公顷。
10.权利要求1所述的由通式I表示的化合物的应用，其特征在于，用作对狗尾草除草剂的有效成分，应用剂量为300克有效成分/公顷。
11.权利要求1所述的由通式I表示的化合物的应用，其特征在于，用作对芥菜除草剂的有效成分，应用剂量为300克有效成分/公顷。
12.权利要求1所述的由通式I表示的化合物的应用，其特征在于，用作对反枝苋除草剂的有效成分，应用剂量为300克有效成分/公顷。
13.权利要求1所述的由通式I表示的化合物的应用，其特征在于，用作对小藜除草剂的有效成分，应用剂量为300克有效成分/公顷。
全文摘要
本发明涉及一类通式为I的2－取代苯并噻唑－1，2，4－三唑啉酮衍生物的合成及除草活性，式中X表示F、Cl或Br；n等于0、1或2；R
文档编号A01P13/02GK1865261SQ20061001934
公开日2006年11月22日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者杨光富, 骆焱平, 刘祖明 申请人:华中师范大学