含羟肟酸的双膦酸类化合物及其制备方法和应用

本发明涉及植物保护领域，具体涉及一种含羟肟酸的双膦酸类化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着杂草药抗性的增加以及人们环境保护意识的增强，新型除草剂创制成为农业可持续发展的迫切需求。近年研究发现2c-甲基赤藓糖-4-磷酸(mep)广泛存在于细菌和植物中，可作为新型杀菌剂和除草剂的作用靶标，其中，针对该制备过程中第二个关键酶dxr的杀菌剂已得到深入研究，但关于以dxr为作用靶标的除草剂的研究却相当罕见。

2、目前针对dxr酶的杀菌剂开发主要有两种天然产物：以膦胺霉素(fos)和fr900098(fr)为先导结构，fos和fr在结构上由膦酸、羟肟酸和连接链三个单元组成，对dxr酶有高抑制活性，但由于其亲脂性和生物利用度低，尚未应用于临床。对fos和fr的结构进行改造可能发现一些亲脂性更好、抗菌或抗疟活性更强的fos类似物。因此，针对fos和fr开展新型除草剂和杀菌剂的设计合成研究将具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的除草剂除草活性低、生物利用度低、环境污染严重的问题，提供一种含羟肟酸的双膦酸类化合物，该含羟肟酸的双膦酸类化合物具有很高的除草活性和抑藻活性，可作为除草剂和杀藻剂进行应用。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种含羟肟酸的双膦酸类化合物，其结构式如式(i)所示，

3、

4、其中，r1和r2各自独立的选自氢、烷基、烷氧烷基或酰氧烷基，r3选自氢、烷基、二氟甲基、苯基、取代苯基或苄基。

5、优选地，r1和r2各自独立的选自氢或乙基，r3选自氢、烷基、二氟甲基、苯基、取代苯基或苄基。

6、优选地，所述含羟肟酸的双膦酸类化合物为以下化合物中的至少一种：

7、化合物i-1：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为h；

8、化合物i-2：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为-ch3；

9、化合物i-3：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为-ch2ch3；

10、化合物i-4：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为-(ch2)2ch3；

11、化合物i-5：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为-c(ch3)3；

12、化合物i-6：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为-chf2；

13、化合物i-7：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为-ph；

14、化合物i-8：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为4-ch3-ph；

15、化合物i-9：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为4-och3-ph；

16、化合物i-10：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为4-f-ph；

17、化合物i-11：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为4-cl-ph；

18、化合物i-12：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为4-cf3-ph；

19、化合物i-13：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为3,4-dif-ph；

20、化合物i-14：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为3,4-dicl-ph；

21、化合物i-15：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为2-cl-4-f-ph；

22、化合物i-16：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为3-br-4-f-ph；

23、化合物i-17：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为2-cf3-4-f-ph；

24、化合物i-18：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为2,6-dif-4-cl-ph；

25、化合物i-19：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为2,4,6-trif-ph；

26、化合物i-20：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为pentaf-ph；

27、化合物i-21：r1为-ch2ch3，r2为-ch2ch3，r3为-ch2ph；

28、化合物i-22：r1为h，r2为h，r3为4-f-ph；

29、化合物i-23：r1为h，r2为h，r3为3,4-dif-ph。

30、本发明第二方面提供一种制备上述含羟肟酸的双膦酸类化合物的方法，该方法包括以下步骤：

31、s1：将式(1)所示化合物与多聚甲醛进行缩合反应，然后进行脱水反应，得式(2)所示化合物；

32、s2：将式(2)所示化合物与o-苄基羟胺进行迈克尔加成反应，得式(3)所示化合物；

33、s3：将式(3)所示化合物与化合物a进行反应，得式(4)所示化合物，其中，所述化合物a为羧酸或酰氯；

34、s4：将式(4)所示化合物与氢气进行脱苄基反应；

35、

36、其中，r1、r2和r3的定义与前文所述的定义相同。

37、优选地，步骤s1中，所述缩合反应在第一有机碱的存在下进行，所述脱水反应在第一催化剂的存在下进行。

38、优选地，相对于1摩尔当量的式(1)所示化合物的用量，所述第一有机碱的用量为1-2摩尔当量。

39、优选地，所述第一催化剂为有机酸，相对于1摩尔当量的式(1)所示的化合物的用量，所述有机酸的用量为0.05％-1％摩尔当量。

40、优选地，所述缩合反应的条件包括：温度为60-100℃，时间为10-16h。

41、优选的，所述脱水反应的条件包括：温度为100-130℃，时间为12-36h。

42、优选地，步骤s2中，相对于1摩尔当量的式(2)所示化合物的用量，所述o-苄基羟胺的用量为1.1-1.5摩尔当量。

43、优选地，所述迈克尔加成反应的条件包括：温度为10-30℃，时间为4-6h。

44、优选地，步骤s3中，所述反应在第二有机碱的存在下进行。

45、优选地，相对于1摩尔当量的式(3)所示化合物的用量，所述羧酸或酰氯的用量为1.1-1.5摩尔当量。

46、优选地，所述反应的条件包括：温度为10-30℃，时间为6-12h。

47、优选地，步骤s4中，所述脱苄基反应在第二催化剂的存在下进行。

48、优选地，所述第二催化剂为金属催化剂，相对于1摩尔当量的式(4)所示化合物的用量，所述金属催化剂的用量为0.05-0.2摩尔当量。

49、优选地，所述氢气的压力为1-4atm。

50、优选地，所述脱苄基反应的条件包括：温度为10-30℃，时间为2-4h。

51、本发明第三方面提供上述含羟肟酸的双膦酸类化合物在制备除草剂中的应用。

52、本发明第四方面提供上述含羟肟酸的双膦酸类化合物在制备杀藻剂中的应用。

53、本发明的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

54、(1)本发明所述的含羟肟酸的双膦酸类化合物具有高除草活性和高的蓝藻抑制活性；

55、(2)本发明所述的制备含羟肟酸的双膦酸类化合物的方法高效快捷，可工业化生产；

56、(3)本发明所述的含羟肟酸的双膦酸类化合物可作为除草剂和杀藻剂进行应用。