专利名称：磺酰脲化合物及除草活性的制作方法
技术领域：
本发明涉及磺酰脲化合物及除草活性。
背景技术：
在已报导的磺酰脲类化合物中，绝大多数选择性强，对不同作物的敏感性差异很大，由于这些化合物对下茬作物可能造成严重危害，因此以某些磺酰脲类化合物为活性成分的除草剂(如氯磺隆)已在一些地区被限制使用。
欧洲专利EP502740公开了下式化合物 芳环5位取代的磺酰脲化合物不仅活性高，而且降解速度快，对后茬作物影响很小或根本无影响。
由于我国农作物的耕作制度和外国不同，发达国家主要作物每年仅种一茬，而我国每年要种多茬不同的作物，因此超高效磺酰脲除草剂的残效期的长短对我国国情来说有着特殊的意义，而芳环5-位取代磺酰脲的研制开发正是符合了中国国情的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的磺酰脲化合物及除草活性。本发明是突破了传统上选定的磺酰脲类化合物除草剂的结构模式概念，提供了杂环部分具有单一取代基的磺酰脲类化合物也有足够除草活性的化合物。本发明的化合物具有优良的除草活性和安全性，降解速度快，残留少，并且在生物活性的选择性上显示出更大的优越性，可用于田间除草。
本发明是通式(I)的结构的化合物
其中，R1为1-6碳烷基、1-6碳烷氧基、1-6碳烷羰基、卤素或硝基；R2为1-6碳烷基、1-6碳烷氧基、1-4碳烷硫基、1-4碳烷胺基、卤素或硝基；R3为1-6碳烷基、1-6碳烷氧基、1-6碳取代烷基、1-6碳烷基磺酰基胺基、1-6碳烷基羰基胺基、芳基、取代芳基、卤素或硝基。
本发明优选R1为1-4碳烷羰基、卤素或硝基；R2为1-4碳烷基、1-4碳烷氧基、1-4碳烷硫基或卤素；R3为1-4碳烷基羰基胺基、卤素或硝基。
本发明进一步优选R1为甲氧羰基，R2为甲基、甲氧基、乙氧基、甲硫基或卤素，R3为1-2碳烷基羰基胺基、卤素或硝基。
本发明通式(I)的化合物的制备方法包括下述步骤 R3＝NO2，卤素，烷基，烷氧基R为烷基 R3为烷基，烷氧基，卤素，硝基时或 R2为烷基，烷氧基，烷胺基，烷硫基，卤素，硝基等 R3为酰胺基时本发明化合物(I)的具体合成路线如下(1)苯环5位是硝基取代时
R2为烷基，烷氧基，烷胺基，烷硫基，卤素，硝基等；R为烷基(2)苯环5位是烷氧基，卤素取代时 R2为烷基，烷氧基，烷胺基，烷硫基，卤素，硝基等；R为烷基；R3＝卤素，烷氧基(3)苯环5位是酰胺基取代时
R为烷基，R4为烷基 R2为烷基，烷氧基，烷胺基，烷硫基，卤素，硝基等 R为烷基；R4为烷基；R2为烷基，烷氧基，烷胺基，烷硫基，卤素，硝基等本发明的具体路线详细叙述如下磺酰脲类化合物的制备(苯环5位是硝基时，即R1为硝基)包括下述步骤(1)6-硝基糖精和干燥的醇，通HCl气体，回流，反应7小时。减压下脱溶，然后用饱和NaHCO3溶液调PH值为7.0，过滤，滤渣烘干，得2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰胺。
(2)2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰胺和草酰氯，摩尔比是1∶5，在有机溶剂无水甲苯中，搅拌下加DABCO(三乙烯二胺)作催化剂。在60～65℃之间反应6小时后，再缓慢升温到90℃，在90～100℃反应18小时，过滤除去固体，减压脱溶得到2-烷氧羰基5-取代苯磺酰异氰酸酯粗品。
(3)4-取代嘧啶-2-胺和2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰异氰酸酯，摩尔比是1∶1，在有机溶剂乙腈中室温下搅拌12小时，过滤得到目标化合物。
磺酰脲类化合物的制备(苯环5位是烷氧基、卤素时)包括下述步骤(1)6-硝基糖精和10％Pd/C，在绝对乙醇中，搅拌通H2，过滤，滤液脱溶，得到6-氨基糖精。
(2)冰醋酸，HCl溶液和6-氨基糖精在水中，15～20℃，混合，然后在5～10℃之间向此混合物体系中逐渐滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，在5℃搅拌30min得到重氮化溶液，然后用卤素或者是烷氧基取代得到6-卤素或者烷氧基取代糖精。
(3)以下同苯环5位是硝基取代的反应步骤相同，得到相应的磺酰脲化合物。
磺酰脲类化合物的制备(苯环5位是酰胺基时)包括下述步骤(1)2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰胺和10％Pd/C，在有机溶剂绝对乙醇中，搅拌通H2，过滤，滤液脱溶，得到2-烷氧羰基5-氨基苯磺酰胺。
(2)2-烷氧羰基5-氨基苯磺酰胺溶于有机溶剂四氢呋喃中，搅拌下滴加酸酐，摩尔比是1∶3，室温搅拌，过滤，用有机溶剂四氢呋喃洗，得到2-烷氧羰基5-酰胺苯磺酰胺。
(3)2-氨基-4-取代嘧啶和无水碳酸钾，有机溶剂丙酮中，搅拌滴加氯甲酸苯酯，摩尔比是1∶1.2∶1，室温搅拌2h。滤出固体，用有机溶剂丙酮分三次洗涤固体，合并至上步滤液中，减压脱溶，残余固体依次用5％盐酸、10％碳酸钠、水洗涤，干燥得4-取代嘧啶氨基甲酸苯酯。
(4)2-烷氧羰基5-酰胺苯磺酰胺，4-取代嘧啶氨基甲酸苯酯和DBU(1，8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)在有机溶剂乙腈中，摩尔比是1∶1∶1，室温搅拌4～8h。加入水使反应混合物清亮滤去不溶物，滤液盐酸酸化至pH≈5，析出白色固体，过滤，依次用水、乙醚洗涤，抽干，收集固体，干燥。盐酸酸化后不能析出沉淀，则用适量二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸镁干燥，脱溶，固化，用乙腈重结晶可得到目标化合物。
本发明的目的在于提供的磺酰脲类化合物是除草活性的化合物。本发明的化合物具有优良的除草活性和安全性，用量少，降解速度快，残留少，并且在生物活性的选择性上显示出更大的优越性，可用于农作物田间除草。本发明通式(I)的化合物可以直接使用，也可以加上农业上接受的载体使用。苗前土表喷雾，或苗后茎叶处理，可有效防除阔叶类杂草，特别可作为玉米田中的阔叶杂草的除草剂。
图1单嘧磺隆的水解动态曲线。
图2氯磺隆的水解动态曲线。
图3化合物11的水解动态曲线。
图4化合物12的水解动态曲线。
图5化合物19的水解动态曲线。
图6化合物6的水解动态曲线。
具体实施例方式
实施例12-甲氧酯基5-硝基苯磺酰胺的合成在接有尾气吸收装置，球冷凝管和温度计的100ml三口圆底烧瓶中，投入9.00克的6-硝基糖精(Syntheses of saccharin and Cyclanate Derivatives BearingPolymerizable Vinyl Group，Hiroyoshi K，et al.Bull.Chem.Soc.Jpn.，1982，553824-3827)，加约55ml干燥的甲醇，通HCl气体使其饱和，在搅拌下油浴加热缓慢升温至溶剂回流，持续通HCl保持温度反应7小时。减压下蒸去溶剂甲醇，然后用饱和NaHCO3溶液调残余固体PH值约为7.0，过滤，滤渣充分用水洗，烘干，得白色粉末6.45克，收率62.9％，熔点196~198℃。
实施例22-甲氧酯基5-硝基苯异氰酸酯的合成在装有干燥管、尾气吸收的回流冷凝管和温度计的100ml三口圆底烧瓶中加入3.9克(0.015mol)的2-甲氧酯基5-硝基苯磺酰胺，30ml无水甲苯，0.075mol草酰氯，并在搅拌下加0.25gDABCO(三乙烯二胺)作催化剂。搅拌下缓慢升温到60℃，在60～65℃之间保持6小时后，再缓慢升温到90℃，在90～100℃反应18小时，过滤除去固体，减压脱去甲苯和过量的草酰氯得到褐色的油状异氰酸酯粗品，不经纯化可直接用于下步反应。
实施例36-氨基糖精的合成在250ml三口烧瓶中加入125ml绝对乙醇、5.0克(0.02mol)6-硝基糖精和0.25克10％Pd/C，在搅拌下通入4小时H2，过滤除去不溶物，将滤液脱溶，得到浅黄色固体3.93克，产率90.5％，熔点286～289℃。
实施例46-碘糖精的合成在带有温度计的100ml圆底烧瓶中，于15～20℃加入18.6ml冰醋酸，14.55ml水，3.64mlHCl，2.0g(0.01mol)6-氨基糖精，混合均匀后，然后在5～10℃之间向此混合物体系中逐渐滴加0.71g(0.011mol)NaNO2的4ml水溶液，滴加完毕后，在5℃继续搅拌30min后，把此重氮化溶液逐滴滴加到50℃的1.83g(0.011mol)KI的16ml水溶液中，搅拌几分钟后，冷却至室温，过滤，得黄色固体1.45g，熔点226～227℃。
实施例52-甲氧酯基5-氨基苯磺酰胺的合成在250ml三口烧瓶中加入30ml绝对乙醇、1.0克2-甲氧酯基5-硝基苯磺酰胺和0.1克10％Pd/C，在搅拌下通入4小时H2，过滤除去不溶物，将滤液脱溶，得到浅黄色固体0.8克，产率89.9％，熔点168～170℃。
实施例62-甲氧酯基5-酰胺苯磺酰胺的合成将化合物2-甲氧酯基5-氨基苯磺酰胺溶于约10ml四氢呋喃中，然后在搅拌下滴加酸酐，室温搅拌4小时，出现白色固体，过滤，用四氢呋喃洗，滤饼烘干，用乙腈重结晶，得到纯品。
2-甲氧酯基5-酰胺苯磺酰胺的物化常数和实验数据
实施例74-甲基嘧啶氨基甲酸苯酯的合成250mL丙酮中加入10.9g(0.1mol)2-氨基-4-甲基嘧啶，16.6g(0.12mol)无水碳酸钾，搅拌下20～30min内滴加15.7g(0.1mol)氯甲酸苯酯，室温搅拌2h。滤出固体，用45mL丙酮分三次洗涤固体，合并至上步滤液中，减压脱去溶剂，残余固体依次用30mL5％盐酸、40mL10％碳酸钠、水洗涤，干燥后得黄色固体16.7g。此粗产物产率73％，熔点118～123℃。
实施例8目标化合物N-(4’-取代嘧啶-2’-基)-2-甲氧-5-硝基羰基苯磺酰脲化合物的合成在50ml圆底烧瓶中加入3.0mmol的4-取代嘧啶-2-胺，20ml无水乙腈，再加入以2-甲氧酯基5-硝基苯磺酰胺计量的上述异氰酸酯粗品3.0mmol，室温下搅拌过夜，生成大量沉淀，过滤，并用少量乙腈洗涤，收集固体，烘干，得到磺酰脲产物。
实施例9目标化合物N-(4’-取代嘧啶-2’-基)-2-甲氧-5-酰胺羰基苯磺酰脲化合物的合成在50mL圆底烧瓶中加入1.58mmol化合物2-甲氧酯基5-酰胺苯磺酰胺，15mL无水乙腈，溶解，加入1.58mmol相应的(4-取代嘧啶-2-基)-氨基甲酸苯酯，溶解后滴入由3mL乙腈稀释的1.60mmolDBU(1，8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)，加入时可以见到颜色的变深。在室温下继续搅拌4~8h。加入15～20ml水使反应混合物清亮滤去不溶物，滤液用20％的盐酸酸化至pH≈5，析出白色固体，过滤，依次用水、乙醚洗涤，抽干，收集固体，干燥。如果酸化后不能析出沉淀，则用适量二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸镁干燥，脱溶，固化，用乙腈重结晶可得到最后产品。
同样，可以合成本发明的其它化合物。见表1。
表1目标化合物(I)的参数
表2目标化合物(I)的核磁数据
实施例10除草活性的初筛测定采用盆栽法测定部分化合物(I)的活体除草活性，在直径6cm的塑料小杯中放入一定量的土，加入一定量的水，播种后覆盖一定厚度的土壤，于花房中25℃培养，幼苗出土前以塑料薄膜覆盖。每天加以定量的清水以保持正常生长。处理包括土壤处理(出苗前)和茎叶(幼苗一叶一心期)处理两种。试验靶标为油菜(Brassica napus)和稗草(Echinochloa Crusgalli)。第21天调查结果，测定地上部鲜重，以鲜重抑制百分数(％)来表示药效。结果见下表3。
表3目标化合物I的除草活性抑制率(％)(剂量25g/亩)
结果表明该类化合物表现出较好的除草活性；茎叶处理活性明显高于土壤处理；对阔叶油菜的活性高于对禾本科稗草。
实施例11对活性突出的化合物1，3，6，8，11，12，13，14，15，19和20降低剂量进行复筛测定。测定方法同实施例10，结果见下表4。
表4部分化合物的除草活性复筛结果(抑制率％)
结果表明化合物6和8在剂量为0.25克/亩时，对油菜的抑制率仍达90％以上。
实施例12离体除草活性测定测定抑制常数Ki，Ki指的是酶和抑制剂复合物的离解常数，一般将离解50％时抑制剂的浓度(摩尔浓度)，即酶所催化的生化反应速率被抑制到最大速率的一半时抑制剂的浓度定义为离解常数。包括空白在内，每个抑制剂以12个不同浓度来测试对ALS(乙酰乳酸合成酶)的抑制活性，然后按照如下方程进行非线性回归分析来得到Ki的值以及标准偏差，用GraFit统计软件计算得到Vmax(app)＝Vmax/(1+[I]/Ki)。结果见下表5。
表5
结果表明6，8，11，12，13，14，19的抑制常数都比较小。
实施例13化合物6，11，12，19的残留水解试验准确称取供试化合物标样6mg，加少量的乙腈，超声波溶解样本，加入200mL双重蒸水后继续超声波溶解样本，过4.5μm的微孔滤膜后立即取样测定供试化合物的初试浓度，然后将水溶液放入30℃的恒温箱中，间隔3天测定其在水中的残留量，以残留量对取样时间作图计算化合物或药剂在水中的半衰期，每次取样均重复3次。取3ml样本溶液，加入2％Na2SO450mL后分别用30mL，20mL，20mL二氯甲烷分别萃取3次，合并二氯甲烷相并过无水Na2SO4干燥，将二氯甲烷相在35℃～40℃旋转蒸发近干，洗耳球吹干后用乙腈定容到2mL待HPLC测定。测定结果见图1-6和表6。
表630℃时几种磺酰脲化合物或除草剂水解的动力学测定结果
从表中可知11和19的半衰期分别为5.43d和5.45d，其水解速度很快；12的半衰期为7.63d，这类化合物在芳环上均有酰氨基；而6在芳环上有碘，其降解速度相对较长点，比氯磺隆稍长。而单嘧磺隆在水中降解最慢，其半衰期为21.20d。
权利要求
1.一种磺酰脲化合物，其特征在于它具有如下通式(I)结构的化合物 其中，R1为1-6碳烷基、1-6碳烷氧基、1-6碳烷羰基、卤素或硝基；R2为1-6碳烷基、1-6碳烷氧基、1-4碳烷硫基、1-4碳烷胺基、卤素或硝基；R3为1-6碳烷基、1-6碳烷氧基、1-6碳取代烷基、1-6碳烷基磺酰基胺基、1-6碳烷基羰基胺基、芳基、取代芳基、卤素或硝基。
2.按照权利要求1所述的磺酰脲化合物，其特征在于R1为1-4碳烷羰基、卤素或硝基；R2为1-4碳烷基、1-4碳烷氧基、1-4碳烷硫基或卤素；R3为1-4碳烷基羰基胺基、卤素或硝基。
3.按照权利要求1所述的磺酰脲化合物，其特征在于R1为甲氧羰基，R2为甲基、甲氧基、乙氧基、甲硫基或卤素，R3为1-2碳烷基羰基胺基、卤素或硝基。
4.权利要求1所述的苯环5位是硝基的磺酰脲化合物的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)6-硝基糖精和干燥的甲醇，通HCl气体，回流，反应7小时；减压下脱溶，然后用饱和NaHCO3溶液调PH值为7.0，过滤，滤渣烘干，得2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰胺；(2)2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰胺和草酰氯，摩尔比是1∶5，在甲苯中，搅拌下加三乙烯二胺(DABCO)作催化剂；在60～65℃之间反应6小时后，再升温到90℃，在90～100℃反应18小时，过滤除去固体，减压脱溶得到2-烷氧羰基5-取代苯磺酰异氰酸酯粗品；(3)4-取代嘧啶-2-胺和2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰异氰酸酯，摩尔比是1∶1，在乙腈中室温下搅拌12小时，过滤得到目标化合物。
5.权利要求1所述的苯环5位是烷氧基或卤素的磺酰脲化合物的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)6-硝基糖精和10％Pd/C，在绝对乙醇中，搅拌通H2，过滤，滤液脱溶，得到6-氨基糖精；(2)冰醋酸、HCl溶液和6-氨基糖精在水中，15～20℃，混合，然后在5～10℃之间向此混合物体系中逐渐滴加NaNO2溶液，滴加完毕后，在5℃搅拌30min得到重氮化溶液，然后用卤素或者是烷氧基取代得到6-卤素或者烷氧基取代糖精；(3)以下同权利要求4中苯环5位是硝基取代的反应步骤，得到相应的磺酰脲化合物。
6.权利要求1所述的苯环5位是酰胺基的磺酰脲化合物的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)2-烷氧羰基5-硝基苯磺酰胺和10％Pd/C，在绝对乙醇中，搅拌通H2，过滤，滤液脱溶，得到2-烷氧羰基5-氨基苯磺酰胺；(2)2-烷氧羰基5-氨基苯磺酰胺溶于四氢呋喃中，搅拌下滴加酸酐，摩尔比是1∶3，室温搅拌，过滤，用四氢呋喃洗，得到2-烷氧羰基5-酰胺苯磺酰胺；(3)2-氨基-4-取代嘧啶和无水碳酸钾，丙酮中，搅拌滴加氯甲酸苯酯，摩尔比是1∶1.2∶1，室温搅拌2h；滤出固体，用丙酮分三次洗涤固体，合并至上步滤液中，减压脱溶，残余固体依次用5％盐酸、10％碳酸钠、水洗涤，干燥得4-取代嘧啶氨基甲酸苯酯；(4)2-烷氧羰基5-酰胺苯磺酰胺，4-取代嘧啶氨基甲酸苯酯和DBU(1，8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)在乙腈中，摩尔比是1∶1∶1，室温搅拌4～8h。加入水使反应混合物清亮滤去不溶物，滤液盐酸酸化至pH≈5，析出白色固体，过滤，依次用水、乙醚洗涤，抽干，收集固体，干燥；或盐酸酸化后用二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸镁干燥，脱溶，固化，用乙腈重结晶可得到目标化合物。
7.权利要求1所述的磺酰脲化合物的应用，其特征在于它用于农作物田间除草。
全文摘要
本发明涉及磺酰脲化合物的合成及除草活性，它的通式为(I)，其中，R
文档编号C07C311/57GK1702064SQ20051001391
公开日2005年11月30日 申请日期2005年6月27日 优先权日2005年6月27日
发明者李正名, 穆小丽, 范志金, 李永红, 刘斌, 赵卫光, 王建国, 王素华, 王宝雷 申请人:南开大学