专利名称：3-取代环丙甲酰基吡咯烷-2,4-二酮及除草活性的制作方法
技术领域：
本发明涉及3-取代环丙甲酰基吡咯烷-2，4- 二酮类化合物及除草活性。 背景技术：
对 基苯基丙Sf酸双氧化Bl (4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase, HPPD)存 在于各种生物体中并被提取出来，它是一种铁-酪氨酸蛋白，在植物体内可将对羟基丙酮 酸催化转化为尿黑酸，进而转化为光合作用中电子传递所需要的重要物质质体醌和生育 酚，其中质体醌还是影响八氢番茄红素去饱和酶催化的关键辅助因素，鉴于其上述重要作 用和特点同时，由于该酶的抑制剂2-(2_硝基-4-三氟甲基苯甲酰基-1，3-二酮已经应用 于临床上治疗酪氨酸病，对人体无不良作用，使之成为继ALS、ACC以及Protox之后的又一 新的除草剂靶标酶和临床上治疗酪氨酸病靶标酶，自1982年捷利康公司发现高效三酮类 玉米田苗后防除阔叶杂草除草剂磺草酮(sulcotrione)后，该领域受到各大农药方面专家 的重视，该类化合物的研究获得了极大的发展，许多类似的商品化品种得到应用。在结构上 一般都具有如下结构特点(1)含有一个三羰基甲烷结构单元，其中一个羰基必须和取代 苯环直接相连，否则该化合物的除草活性将大大降低甚至消失；(2)该化合物必须能够烯 醇化以保证它具有与对羟基苯基丙酮酸(简称HPP)竞争HPPD活性中心Fe2+进行络合的能 力，进而导致作物茎叶白化死亡。1994年世界专利W01994/01401报道了含3_苯甲酰基吡咯啉_2，4_ 二酮类化合物 及生物活性。(结构如下) X，Y，Zn为氢，卤素，烷基磺酰基，烷基，烷氧基F，G，J，K=氢，烷基成功地利用上述构效关系将吡咯杂环代替了常见的六元环，所得到的化合物具有 较好的除草活性，而且对作物表现出优良的选择性。对玉米生长安全。它在1000克/公顷 齐Ll量下，可作为玉米田中 cyperus，digitaria，amaranthus，galiusoga 禾口 stellaria 等杂 草的除草剂。在我们前期研究报道(ZL 200510013206. 9 ；有机化学2009，29，638-642 ；有机化 学 2008，28 (6)，1044-1049 ；有机化学 2007，27 (3)，385-390 ； J. Agric. Food Chem. 2006， 54，7200-7205 ；Molecules, 2005，10 :427_434 ；有机化学 2005，25，419-423 ； J. Agric. Food Chem. 2005,53(24) =9566-9570)中，基于5元环和6元环形成烯醇的特点和具有抑制HPPD 酶作用的天然产物(5S)-3-乙酰基-5-((R)-仲丁基)-5-甲基吡咯啉-2，4-二酮(IC5Q = 18ymol/L)进行了结构修饰(结构如下)。结果显示，化合物1与以前报道的三酮类化合物具有相反的构效关系，进而发现当R^R2和R3分别为2，4_ 二甲氧基、异丙基和氢，施药量 为187. 5g/ha时，对稗草的除草率达到93%。和1994年世界专利W01994/01401专利报道 的化合物相比，用药量为后者的1/5。与商品化品种磺草酮相比，施药量为187. 5g/ha时对
稗草具有同等水平的除草效果。
R1 是 CH3、CH (CH3) 2、CH(CH3) CH2CH3、t_Bu、CH2C6H5。R2 是 H、CH3。R3是任选取代的苯基、萘基、苯氧苯基。任选的取代基为烷基、烷氧基；取代基数量 为1 5。上述文献的研究结果显示，3-酰基吡咯烷-2，4-二酮结构为一良好的除草剂药效 团，且报道的此类化合物结构中3-酰基均为芳酰基。本专利发明创新点在于在3-酰基吡 咯烷-2，4-二酮结构中引入了具有良好杀虫活性的脂肪基官能团结构2，2_二甲基环丙基， 设计的目标分子因3位芳香环被脂肪基取代导致构效关系的变化而有可能产生新型除草 剂先导化合物。上述文献虽然记载了 3-酰基吡咯烷-2，4-二酮类化合物，但是却没有任何 具体地记载本专利中所提及的3-取代环丙甲酰基吡咯烷_2，4- 二酮类化合物，更没有任何 具体地记载这些化合物的除草活性。
发明内容
本发明的目的是提供一种3-取代环丙甲酰基吡咯烷-2，4_ 二酮类化合物及其制 备方法和应用。本发明是下述通式(I)化合物 其中，R1，R2 :CH3、Cl、Br、CF3 ；R3 -CH(CH3)2^ -CH2CH2CH3^ -CH(CH3)CH2CH3^ -CH2CH2CH2CH3^ CH2 = CHCH2-, cyclo_C3H5o本发明用3-取代-2，2-二甲基环丙基取代芳环后，所得的部分3-取代环丙甲酰 基吡咯烷_2，4-二酮类化合物在lOOmg/mL剂量下对油菜有很高的除草活性。
图1是本发明化合物⑴通式图2是本发明化合物⑴合成路线具体实施例方式本发明的实质性特点可从下述的实施例得以体现，但它不应视为是对本发明的任 何限制。实施例1 异丙基-3-(3-(2，2_ 二氯乙烯基)-2，2_ 二甲基环丙甲酰基)吡咯 烷-2，4-二酮的合成IOOml四口瓶中，10毫摩尔3_ (2，2_ 二氯乙烯基)_2，2_ 二甲基环丙甲酰基乙酸乙 酯和15毫摩尔N-异丙基甘氨酸乙酯，在30毫升苯中于60°C搅拌反应10小时后，冷却至室 温，加入20毫摩尔甲醇钠溶液，室温搅拌20小时。减压除去溶剂后，得到目标化合物的粗 品。经柱层析得到纯品。实施例2 :1-烯丙基-3-(3-(2，2_ 二氯乙烯基)-2，2_ 二甲基环丙甲酰基)吡咯 烷-2，4-二酮的合成150ml四口瓶中，20毫摩尔3_ (2，2_ 二氯乙烯基)_2，2_ 二甲基环丙甲酰基乙酸乙 酯和30毫摩尔N-烯丙基甘氨酸乙酯，在70毫升苯中于80°C搅拌反应12小时后，冷却至室 温，加入37mmol甲醇钠溶液，室温搅拌20小时。减压除去溶剂后，得到目标化合物的粗品。 经柱层析得到纯品。实施例3. 5-正丁基-3-(3-(2，2_ 二氯乙烯基)-2，2_ 二甲基环丙甲酰基)吡咯 啉-2，4-二酮的合成50ml四口瓶中，20毫摩尔3_(2，2_ 二氯乙烯基)_2，2_ 二甲基环丙甲酰基乙酸乙 酯和30毫摩尔3-正丁基甘氨酸乙酯盐酸盐，在20毫升苯中于80°C搅拌反应34小时后，冷 却至室温，加入21毫摩尔甲醇钠溶液，室温搅拌20小时。减压除去溶剂后，得到目标化合 物的粗品。经柱层析得到纯品。实施例4 :1-仲丁基-3-(3-(2，2_二氯乙烯基)-2，2_二甲基环丙甲酰基)-2，4_二 酮的合成 150ml四口瓶中，16毫摩尔3_ (2，2_ 二氯乙烯基)_2，2_ 二甲基环丙甲酰基乙酸乙 酯和29毫摩尔N-仲丁基甘氨酸乙酯，在40毫升苯中于55°C搅拌反应12小时后，冷却至室 温，加入45mmol甲醇钠溶液，室温搅拌21小时。减压除去溶剂后，得到目标化合物的粗品。 经柱层析得到纯品。按照类似的方法合成了化合物(I)，所有化合物经核磁。部分化合物的物理参数和 图谱数据结果见表1，2。表1化合物(I)的物理性质表征_NoR1R2R3m. p. /°CYield,
aClClC3H7liquid58
bClCli So-C3H7113-11458
CClClCydo-C3H5liquid18
dClClallylliquid58
eClClC4H9liquid47
fClClSec-C4H9liquid56
5 表2化合物(I)的1HNMR图谱数据
No.1HNMR δ (ppm)
0.944 (t, J=13B.z, 3H), 1.345 (s,3H), 1.359(s,3H), 1.555-1.671(m,2H), 2.420(t, J=8.8 Ηζ,ΙΗ), a 3.230(d, J=8.5 Hz ,1H), 3.402 (t, J=1.2 Hz,2H), 3.721 (s, 2H,),6.23 l(d, ./=9.3Hz,lH)
1.14 (s, 3H), 1.15 (s, 3H), 1.28 (d, J= 5.4 Hz, 6H), 2.34 (t, J= 8.7 Hz, 1H), 3.15 (d, J= 8.4 Hz, 1H), b 3.61 (s, 2H), 4.38-4.45 (m, J= 6.6 Hz, 1H), 6.16 (d, J= 9.1 Hz, 1H)
0.72-0.80 (m, 4H), 1.26 (s, 3H), 1.28 (s, 3H), 2.34 (t, J= 9.0 Hz, 1H), 2.62-2.68 (m, 1H), 3.14 (d, J C = 8.4 Hz, 1H), 3.61 (s,2H), 6.15 (d，J= 9.1 Hz, 1H)
d 1.35 (s, 3H), 1.36 (s, 3H), 2.43 (t, J= 8.8 Hz, 1H), 3.24 (d, J= 8.4 Hz, 1H), 3.71 (s, 2H), 4.04-4.06 (
m, 2H), 5.19-5.22 (m, 1H)，5.26-5.28 (m, 1H), 5.73-5.81 (m, 1H), 6.22 (d, J= 9.2 Hz, 1H) e 0.96 (t, J= 7.3 Hz, 3H), 1.31-1.40 (m, 2H), 1.35 (s, 3H), 1.36 (s, 3H), 1.53-1.60 (m, 2H), 2.42 (t, J
=8.7 Hz, 1H), 3.23 (d, J= 8.5 Hz, IH )，3.44 (t, J= 7.2 Hz, 2H), 3.72 (s, 2H), 6.23 (d,/= 9.2 Hz, 1H) f 0.82 (t, J= 7.4 Hz, 3H), 1.12 (d, J= 6.7 Hz, 3H), 1.25-1.29 (m, 6H), 1.42-1.51 (m, 2H)，2.34 (t，J= 8.8 Hz, 1H), 3.16 (d, J= 8.5 Hz, 1H), 3.49-3.62 (m, 2H), 4.11-4.20 (m, 1 H), 6.15-6.19 (d-d, J；= 4.8, J2 =9.2，1H)
g 0.95 (t, J= 7.4 Hz, 3H), 1.34 (s, 3H), 1.36 (s, 3H), 1.57-1.66 (m, J= 7.3 Hz, 2H), 2.34 (t, J= 8.7 Hz, 1H), 3.24 (d, J= 8.4 Hz, 1H), 3.40 (t, J= 7.3 Hz, 2H), 3.72 (s, 2H), 6.75 (d, J= 8.9 Hz, 1H)_
6 实施例5除草活性的初筛测定油菜平皿法直径6cm的培养皿中铺好一张直径5. 6cm的滤纸，加入2mL —定浓度 的供试化合物溶液，播种浸种4 6h的油菜种子15粒，30士 1°C下，黑暗培养66h后测定胚 根长度。通过黑暗条件下化合物对油菜胚根的生长抑制来检测化合物的除草活性。稗草小杯法通过光照条件下化合物对稗草幼苗株高的生长抑制来检测化合物的 除草活性。测试浓度=IOOug. Hir10活性指标株高生长抑制率(%)0表3 部分化合物(I)的除草活性抑制率(％ )
权利要求
一种3 取代环丙甲酰基吡咯烷 2，4 二酮类化合物，其特征在于它是通式为(I)的化合物其中，R1，R2CH3、Cl、Br、CF3；R3 CH(CH3)2、 CH2CH2CH3、 CH(CH3)CH2CH3、 CH2CH2CH2CH3、CH2＝CHCH2 、cyclo C3H5。FSA00000199225300011.tif
2.权利要求1所述3-取代环丙甲酰基吡咯烷_2，4- 二酮类化合物的应用，其特征在于 施药量为lOOmg/mL剂量下对油菜有很高的除草活性。
全文摘要
本发明涉及3-取代环丙甲酰基吡咯烷-2，4-二酮及除草活性。化合物(I)具有很高的植物生长抑制活性及除草活性，而且对油菜表现出优良的选择性。其中，R1，R2CH3、Cl、Br、CF3；R3-CH(CH3)2、-CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH2CH3、-CH2CH2CH2CH3、CH2＝CHCH2-、cyclo-C3H5。
文档编号C07D207/38GK101891669SQ20101023259
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者张金, 朱有全, 杨华铮, 胡方中, 袁燕伟, 谢利芬, 邹小毛 申请人:南开大学