专利名称:杂环除草剂的制作方法
本发明涉及到一些咪唑啉苯甲酸类，它们的合成、含这些化合物的除草组合物，以及它们在杂草防除中的用途。
英国专利申请2004537号和欧洲专利申请41623号叙述了咪唑啉苯甲酸和菸草酸类化合物，和它们作为除草剂的用途。现已发现，这些化合物的某些亚甲二氧基衍生物具有有用的除草活性。
因此，本发明提供了通式Ⅰ所示的亚甲二氧基咪唑啉羧酸类化合物
式中W为CH或N;
当W为N时，n为零或1;当W为CH时，n为零;
X和Y中一个为羰基，另一个为亚烃基＝CR4R5;
R1和R2可以是相同的，也可以是不同的基团，它们各自代表氢原子、或任意取代的烷基或环烷基;
R3代表氢原子，能成盐的阳离子，或任意囟代的烷基、烯基、炔基、烷氧烷基、环烷基、苯基、呋喃基或苯甲基;
R4代表烷基或环烷基;R5为任意取代的烷基、环烷基、烯基、苯基、囟代苯基或苯甲基;或者R4，R5和夹在它们中间的碳原子共同代表一个环烷基;
Q代表氢原子或酰基。
术语“酰基”用于表示一个有机酸去掉羟基后所得的基团。这种有机酸可以是羧酸(包括氨基甲酸衍生物)或磺酸。适合的酰基的例子为
或-SO2R6，这里的R6代表氢原子或烷基、囟代烷基、环烷基、烷氧烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基，或苯基氨基，或者是由囟原子或烷基，囟烷基或硝基任意选择取代的苯基或呋喃基。
当任何一个上述的取代基为烷基、烯基、或炔基时，这个基团可以是直链的、或带支链的、拥有1到10个碳原子的基团，更为可取的是拥有1到6个碳原子的基团，适合的例子为甲基、乙基和丙基。而在烷基的情况下，它也可以是由一个囟原子，尤其是氯原子取代的烷基或者是一个由烷氧基如甲氧基取代的烷基。当它们为环烷基时，该基团可以拥有3到10个碳原子，更为可取的是拥有3到8个碳原子，而且环丙烷基是合适的环烷基。当上述任何一个取代基被指明为任意选择取代时，其选用的取代基团可以是开发新农药中惯常使用的那些基团，和/或为改进农药化合物的结构/活性，持久性，渗透性，或其它性质所使用的那些基团。这类取代基的具体例子包括囟原子，尤其是氟、氯或溴原子、和硝基、氰基、羟基、烷基、囟烷基、和烷氧基;在囟代烷基中，值得特别提出来的例子是三氟甲基。
当R3代表能形成盐的阳离子时，它可以从任何适当的碱衍生而来，适宜的阳离子包括碱金属原子和铵或烷基铵。
推荐的化合物是那些化合物，其R1和R2各代表氢原子，当W为N时，n为1;X为亚烃基＝CR4R5，其中R4和R5各自代表1-6个碳原子的烷基，特别是R4为甲基，R5为异丙基;Y为羰基;Q代表氢原子或酰基
，而R6为1-6个碳原子的烷基，尤其是甲基，碱金属阳离子为钠，或含1个或多个1-6个碳原子的烷基的铵阳离子。
本发明也提供了上文所定义的亚甲二氧基咪唑啉羧酸的合成方法，其合成步骤的确切顺序取决于W是N还是CH。W为CH的化合物的合成程序包括通式Ⅱ所示的邻苯二甲酸酐衍生物与通式Ⅲ所示的2-氨基酰胺反应，或Ⅱ和或Ⅲ中的取代基同前文
对于通式Ⅰ的规定;然后用碱处理来环化前一步反应生成的中间产物。这个反应可以很方便地在有机溶剂中，最好是在极性溶剂如乙腈中进行。下一步生成予期的咪唑的环化反应可以用碱金属氢氧化物，尤其是氢氧化钠来实现。
合成W为N的化合物的程序包括用式Ⅳ所示的苯并恶唑和式Ⅴ所示的马来酰亚胺反应，然后
在强酸存在下水解，再进行(环化)脱水反应。水解反应可以很方便地用强无机酸，如浓硫酸，来进行，而(环化)脱水反应可以用氢化物，如碱金属氢化物，在二甲苯等有机溶剂中进行。
当然，Q为氢原子的那些通式Ⅰ所示的化合物都有互变异构体。它们相当于X和Y所代表的基团相互替换。从X和Y的定义来看，显然，这两种异构体在本发明的范围之内。当Q为酰基时，(通过互换X和Y所表现的)更换的两种构型代表不同的异构体。这些异构体也属于本发明的范围。再者，当R4和R5为互不相同的基团时，式Ⅰ所示的化合物可以拆分为对映体，它们亦属于本发明的范围。正为大家所熟知的，这些异构体中的某一种比另一种或几种具有较高的生物活性是很常见的。
已发现通式Ⅰ所示的化合物具有令人感兴趣的除草活性。因此，本发明进而提供了除草组合物，该组合物是由前文所规定的通式Ⅰ所示的化合物，与至少一种载体组成的。本发明还提供了制造这种组合物的方法，即将一种通式Ⅰ所示的化合物与至少一种载体混合的方法。
本发明也提供了本发明的化合物或组合物作为除草剂的用途。并提供了用本发明的化合物或组合物处理某个地点以防除不希望在那里生长的植物的方法。药剂可在芽前或芽后施用。施用的有效成分的剂量可以是，例如，每公顷0.05-4公斤。本发明的组合物的载体为任何一种能够将有效成分加工成便于施用到待处理的场所，如植株、种籽、或土壤，或者是能将有效成分加工成便于贮藏、运输、或管理的材料。载体可以是固体、液体、包括在常态下为气体但已压缩成液态的液体。在除草剂加工常用的任何一种载体都可使用。本发明推荐的各种组合物中，有效成分的重量百分率为0.5-95%。
适用的固体载体包括天然的和合成的粘土和硅酸盐，例如，天然的二氧化硅，如硅藻土;硅酸镁，如滑石;硅酸铝镁，如绿坡缕石和蛭石;硅酸铝，如高岭土、蒙脱土、云母;碳酸钙;硫酸钙;硫酸铵;合成的水合二氧化硅和合成的硅酸钙或硅酸铝;单质，例如硫和碳;天然的和合成的树脂，例如香豆酮树脂、聚氯乙烯、苯乙烯的聚合体和共聚物;固态多氯苯酚;沥青;蜡;固态肥料，如过磷酸盐。
适用的液体载体包括水;醇，如异丙醇，乙二醇;酮，如丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、和环己酮;醚;芳烃或芳烷烃，如苯、甲苯、二甲苯;石油产品，如煤油，轻矿油;氯代烃，如四氯化碳、六氯乙烷，和三氯乙烷。各种不同液体的混合通常也是合用的。
农业用的各种组合物通常是以高浓度的形式加工和运输的，在使用之前，使用者再将它稀释。少量表面活性剂载体的存在有利于此种稀释。因此，在本发明的组合物中，至少有一种载体是表面活性剂。例如，在组合物中可能有一种或三种以上的载体，其中至少有一种是表面活性剂。
表面活性剂可以是乳化剂、分散剂、或湿润剂，可以是非离子型的或离子型的。适用的表面活性剂的例子包括聚丙烯酸和木质素磺酸的钠盐或钙盐;分子中至少拥有12个碳原子的脂肪酸、脂肪胺、酰胺与环氧乙烷和/或氧化丙烯的缩合物;甘油、山梨糖醇酐、蔗糖、或季戊三醇的脂肪酸酯;甘油、山梨糖醇酐、或季戊四醇与环氧乙烷和/或氧化丙烯的缩合物;脂肪醇或烷基酚的缩合产物，例如对-辛基苯酚或对-辛基甲酚与环氧乙烷和/或氧化丙烯的缩合物;上述缩合产物的硫酸盐或磺酸盐;分子中至少拥有10个碳原子的磺酸或硫酸酯的碱金属、或碱土金属的盐，最好是钠盐，例如硫酸月桂酯的钠盐、硫酸仲烷基酯的钠盐、磺化蓖麻油的钠盐，和烷芳基磺酸钠，如十二烷基苯磺酸钠;以及环氧乙烷的聚合物，和环氧乙烷与氧化丙烯的共聚物。
本发明的组合物可以加工成例如可湿性粉剂、粉剂、粒剂、溶液、乳油、乳剂、浓悬浮剂、和烟雾剂。可湿性粉剂通常含25%，50%或75%重量的有效成分，除固体载体之外，通常加有3-10%重量的分散剂。必要时，还可加入0-10%重量的稳定剂、和/或其它助剂，如粘着剂、或渗透剂。粉剂通常加工成母粉，其组成与可湿性粉剂相似，但不加分散剂，在田间用固体载体稀释到含0.5-10%重量的有效成分的粉剂。粉剂一般制成粒度为10-100BS筛目(1.676-0.152毫米)的颗粒，可以用造粒技术或浸渍技术来制造。通常，粒剂含0.5-75%重量的有效成分，和0-10%重量的各种助剂，如稳定剂，表面活性剂，缓释剂、和粘着剂。所谓“干流动粉剂”是由含较高活性成份浓度的、较小的颗粒构成的。乳油除了一种溶剂，以及必要时，加有助溶剂之外，通常含10-50%(W/V)的有效成分，2-20%(W/V)的乳化剂，2-20%(W/V)的其它助剂，如稳定剂、渗透剂、和腐蚀抑制剂。浓悬浮剂通常混合成稳定的、不易沉降的、可流动的产物，含有10-75%重量的有效成分，0.5-15%重量的分散剂，0.1-10%重量的悬浮剂如保护胶体和摇匀剂，0-10%重量的其它助剂如去泡剂、腐蚀抑制剂、稳定剂、渗透剂、和粘着剂，以及水或基本上不溶解有效成分的有机溶剂，某些有机固体或无机盐可以溶解在制剂中以利于防止沉降，或用作水的抗冻剂。
水分散剂和乳剂，如用水稀释本发明的可湿性粉剂或乳油所制得的组合物，亦属于本发明的范围。而所谓的乳剂可以是油包水型的或水包油型的，也可以是粘稠得象稠蛋黄酱一样的。
本发明的组合物也可以含有其它的组份，如具有除草、杀虫、或杀菌活性的其它化合物。
本发明在下列的实例中得到说明。
例1.
2-(5-异丙基-5-甲基-4-氧-2-咪唑啉-2-基)-[1，3]-二氧戊环并[4，5-g]-喹啉-3-羧酸甲酯。
A)将6-硝基胡椒醛(5克)在黑暗中，20分钟之内，10-15℃，搅拌下，加到氯化亚锡(20克)及浓盐酸(50毫升)中。反应化混合物在室温下搅拌过夜，然后倒入冰水和氯仿的混合液中。分出氯仿层，经水洗、干燥、和脱溶剂后，残留的固体用色层纯化，得到所需的中间体-4，5-亚甲二氧基苯并恶唑m.p.111-112℃。
B)将A的产物苯并恶唑(3.7克)与N-(2-氰基-异戊-2-基)马来酰亚胺(4.36克)混合于二甲苯(20毫升)中，混合物在氮气保护下回流29小时。冷却反应混合物，滤出沉淀，水洗数次，即得到m.p.240-241℃的所期望的中间体，其结构式为
这种结构已经核磁共振谱、红外光谱13C分析证实。
C)将B的产物“亚酰胺一氰”(2.1克)溶解在浓硫酸(4毫升)中，在室温下搅拌下3小时。将反应混合物倒入甲苯(30毫升)一水(200毫升)的混合物中，搅拌1小时后，过滤。固体产物经洗涤之后，即为预期的中间体，m.p.235-238℃(分解)。
这一结构已经核磁共振谱证实。
D)将C的产物“亚酰胺-酰胺”(2.0克)溶于二甲苯中，在装有丁-斯达克分离头的装置中加热至回流。回流30分钟之后，将反应物冷却至约100℃，在剧烈搅拌下加入氢化钠(0.26克)，在共沸条件下加热1小时后，再加入0.26克的氢化钠，并回流3小时。再加入0.26克氢化钠，并回流1小时。蒸掉二甲苯，加入甲醇(50毫升)及氢化钠0.26克，并回流1小时。蒸去甲醇，残留的固体用色层纯化，得到m.p.202-204℃的固体，即为预期的最终产物，具有下列结构
这一结构已经核磁共振谱、红外光谱和质谱分析证实。
分析计算值 C62.0;H5.2;N11.4%实验值 C62.0;H5.6;N10.5%例2.
2-(5-甲基-5-异丙基-4-氧-2-咪唑啉-2-基)-[1，3]-二氧戊环并[4，5-g]-喹啉-3-羧酸。
按类似于例1中的程序进行，但从D步起用氢氧化钠(2M溶液)处理，然后用浓盐酸酸化。生成相应的游离酸，固体，m.p.288-290℃。
分析计算值 C60.8;H4.8;N11.8%实验值 C60.8;H4.6;N11.2%例3.
2-(1-乙酰基-4-异丙基-4-甲基-5-氧-2-咪唑啉-2-基)-[1，3]-二氧戊环并[4，5-g]-喹啉-3-羧酸甲酯。
将例1的产物甲酯(0.27克)溶解在四倾呋喃中，加入三乙胺(0.1毫升)，然后在0-5℃，加入乙酰氯(0.06克)的苯(1毫升)溶液。反应混合物在5℃搅拌15分钟并在室温下放置过夜。滤掉沉淀，蒸去滤液中的四氢呋喃，给出固体物。重结晶后便得到预期的乙酰基衍生物，固体，m.p.190-192℃。
分析计算值 C61.3;H5.1;N10.2%实验值 C62.1;H5.7;N10.1%这个产品的结构已经核磁共振谱证实。
例4.
2-(5-异丙基-5-甲基-4-氧-2-咪唑啉-2-基)-[1，3]-二氧戊环并[4，5-g]-喹啉-3-羧酸钠盐。
将例2的产物游离酸(0.24克)溶解在水(2毫升)中，在室温下用氢氧化钠(0.27克)水(2毫升)溶液处理。反应混合物搅拌过夜，回收水层，洗涤，并蒸发至干，即得到预期的钠盐，固体，m.p.300-304℃。
分析计算值 C52.3;H4.8;N10.1%实验值 C51.5;H4.2;N11.1%(带2克分子水)例5和例6
按照类似例4所叙述的方法，可以得到例2中的酸的二异丙基铵盐(A)和异丙基铵盐(B)。
A)m.p.＞300℃ 无分析结果。
B)m.p.296-298℃分析计算值 C60.9;H6.3;N14.5%实验值 C56.7;H6.8;N12.3%例7.
2-(5-异丙基-5-甲基-4-氧-2-咪唑啉-2-基)-[1，3]-二氧戊环并[4，5-d]苯甲酸。
A)将4，5-二羟基苯二甲酸二甲酯(1克)置于二甲基亚砜(7毫升)中，然后用二氯甲烷(0.4克)处理，再加入氢氧化钠(0.18克)。反应混合物在氮气保护下，在120℃的油浴上加热搅拌90分钟。在2毫米汞柱压力下，蒸掉二甲基亚砜，残留物用色层纯化，得到的固体为预期的中间体4，5-亚甲二氧基邻苯二甲酸二甲酯。此产物经氢氧化钠水解，则生成相应的游离酸，固体，m.p.178-180℃。
B)用醋酸酐(20毫升)处理A中得到的4，5-亚甲氧基邻苯二甲酸，然后回流反应混合物1小时45分钟。过滤反应物，在真空下蒸掉醋酸酐，所得到相应的邻苯二甲酸酐。
C)将B中所得到的4，5-亚甲氧基邻苯二甲酸酐(1.0克)与2-氨基-2，3-二甲基丁酰胺(0.73克)在乙腈(5毫升)中混合，反应混合物在60℃下搅拌2小时，蒸掉溶剂。将残留物溶解在3N的氢氧化钠溶液(8毫升)中，在80-85℃加热3小时。然后冷却反应混合物，过滤，用浓盐酸中和即得到预期的产物，固体m.p.241-243℃。
分析计算值 C59.2;H5.3;N9.2%
实验值 C58.5;H4.9;N8.5%例8.
2-(5-异丙基-5-甲基-4-氧-2-咪唑啉-2-基)-[1，3]-二氧戊环并[4，5-d]苯甲酸甲酯。
将例7中得到的游离产物(0.3克)悬浮于四氢呋喃(20毫升)中，在搅拌及0℃下，用重氮甲烷的乙醚溶液处理。反应混合物搅拌1小时，放置过夜，蒸掉溶剂，残留物经色纯化即得到预期的甲酯，固体m.p.160-162℃。
分析计算值 C60.4;H5.7;N8.8%实验值 C57.2;H5.4;N8.1%例9.
杀草活性为了评价本发明中各化合物的活性，用下列代表性的植物进行了试验玉蜀黍(Zea mays) (Mz)稻子(Oryza sativa) (R)稗子(Echinochloa crusgalli) (BG)燕麦(Avena sativa) (O)亚麻(Linum usitatissimum) (L)欧白芥(Sinapsis alba) (M)甜菜(Beta vulgaris) (SB)大豆(Glycine max) (S)试验分为芽前芽后两大类。
芽前试验即将该化合物的液剂喷洒于最近播种了上述植物种籽前土壤中。芽后试验包括两种类型，即土壤浸灌试验和叶部喷药试验。在土壤浸灌试验中，用含本发明化合物的液剂浸灌土壤，在这种土壤上生长着前文提及的那些植物的幼苗，而在叶部喷洒试验中，则用这种液剂喷幼苗。
试验中所用的土壤是经平整的供园艺用的肥土。
试验中所用的制剂是将试验的化合物溶解在含0.4%重量的烷基苯酚/环氧缩合物的丙酮液中制得的。所用缩合物的商标为Triton-X155。用水稀释此丙酮溶液。在土壤喷洒和叶部洒试验中，按每公顷5公斤或1公斤有效成分的剂量，用稀释过的溶液喷土壤或幼苗。每公顷施用的药液相当于体积600立升。在土壤浸灌试验中，每公顷施用约3000立升的药液，剂量约相当于每公顷10公斤有效成分。
在芽前试验中，用已播种的未处理土壤作对照，而在芽后试验中，则以生长着幼苗的未处理土壤作为对照。
试验化合物的杀草作用，分别在叶部或土壤喷药12天后，土壤浸灌13天之后进行评价。试验结果按0-9级记录。0级表示生长情况与对照相似，而9级则表示死亡，每增加1级大致相当于杀草作用水平增加10%。
试验结果列于表1中。
权利要求
1.一种制备亚甲二氧基咪唑啉羧酸的方法，该物质用通式Ⅰ表示
式中W为CH；n为0；X和Y中一个代表羰基，则另一个代表亚烃基=CR4R5；R1和R2可以是相同的亦可以是不同的基团，各自代表氢原子、或任意选择取代的烷基或环烷基；R3代表氢原子，或能成盐的阳离子，或者是任意选择囟代的烷基、烯基、炔基、烷氧烷基、环烷基、苯基、呋喃基或苯甲基；R4代表烷基或环烷基；R5为任意选择取代的烷基、环烷基、烯基、苯基、囟代苯基或苯甲基，或者R4，R5和夹在它们之间碳原子共同形成环烷基；而Q代表氢原子或酰基；该方法包括通式Ⅱ所示的邻苯二甲酸酐衍生物与通式Ⅲ所示的2-氨基酰胺反应，和用碱处理来环化中间产物。
通式Ⅱ和Ⅲ中的各取代基的含义与本权利要求
中对通式Ⅰ所规定的相同。
2.权利要求
1中所述的制备方法，其中反应在极化有机溶剂中进行。
3.权利要求
1或2中所述的制备方法，其中通过与碱金属氢氧化物接触使中间产物环化。
4.权利要求
1中所述的制备方法，其实质上按上文特别是例7所叙述的方法进行。
5.一种制备亚甲二氧基咪唑啉羧酸的方法，该物质用通式Ⅰ表示
式中W为N;n为0或1;X和Y中一个代表羰基，则另一个代表亚烃基＝CR4R5R1和R2可以是相同的亦可以是不同的基团，各自代表氢原子、或任意选择取代的烷基或环烷基;R3代表氢原子，或能成盐的阳离子，或者是任意选择囟代的烷基、烯基、炔基、烷氧烷基、环烷基、苯基、呋喃基或苯甲基;R4代表烷基或环烷基;R5为任意选择取代的烷基、环烷基、烯基、苯基、囟代苯基或苯甲基，或者R4，R5和夹在它们之间碳原子共同形成环烷基;而Q代表氢原子或酰基。该方法包括通式Ⅳ所示的苯并恶唑与通式Ⅴ所示的马来酰亚胺反应，然后在强酸存在下进行水解，随之进行(环化)脱水反应。
6.权利要求
5中所述的方法，其中的强酸为强无机酸。
7.权利要求
5或6中所述的方法，其中(环化)脱水反应是在有机溶剂中，通过与碱金属氢化物接触来实现的。
8.权利要求
5中所述的方法，其实质上是按照上文特别是例1至例4中所叙述的方法进行的。
9.权利要求
1或5所述的方法，其中R1和R2各自代表氢原子;当W为N时，n为1，Y代表羰基。
10.权利要求
1或5所述的方法，其中Y代表羰基，X代表亚烃基＝CR4R5，R4和R5各自代表1-6个碳原子的烷基;Q代表氢原子或酰基
，而R6代表1-6个碳原子的烷基;R3代表氢原子，碱金属阳离子，1-6个碳原子的烷基，或者是烷基铵阳离子。
11.权利要求
10中所述的方法，其中R4自代表甲基;R5代表异丙基;而Q代表氢原子或乙酰基。
12.除草剂组合物，其中包括通式Ⅰ所示的化合物和载体。
13.权利要求
12所述的组合物，其中含有两种或两种以上的载体，其中至少有一种为表面活性剂。
14.防除不期望在某一地点生长的植物的方法，该方法包括使用通式Ⅰ所示化合物或权项12或13中所述的组合物处理该地点。
15.应用通式Ⅰ所示的化合物作除草剂。
专利摘要
通式II的亚甲二氧基咪唑啉羧酸，其中W为CH(此时n为0)或N(此时n为0或1)；X和Y其中之一为羧基，另一个为亚烃基＝CR
文档编号C07D491/14GK86101879SQ86101879
公开日1987年4月8日 申请日期1986年3月22日
发明者戴维德·菲利普·阿斯特莱斯 申请人:国际壳牌研究有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan