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CN105753856B - 一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物的制备和应用 - Google Patents

一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物的制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含1,3,4‑噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物(Ⅰ)及其制备方法和应用。该化合物通过含呋喃基的吡唑酰腙中间体(Ⅱ)脱水关环得到。所述含1,3,4‑噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物对有害昆虫具有效的防治效果，该化合物可用于制备农业、园艺等领域的杀虫剂。

Description

一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物的制备和 应用
技术领域
本发明属于农药领域，具体涉及一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物及其制备方法和用途。
背景技术
害虫的防治一直以来是农药科学研究的核心领域，杀虫剂的广泛使用使得多数害虫得到了有效治理。但随着杀虫剂应用规模的不断扩大，传统农药品种的抗药性问题日益凸显，加上新的病虫害的不断出现，使得新农药的继续研究和开发成为必然选择。
吡唑类化合物在现代农药分子的设计、合成及商品化应用中占据重要地位，近年来含氟吡唑类农药得到进一步发展。以3-二氟甲基吡唑为代表的新一代杀菌、杀虫剂也陆续被研发出来并得以推广和应用。如化合物杀菌剂Bixafen即含有该活性片段。
呋喃、1,3,4-噁二唑等杂环亦是药物分子以及农药分子中的常见活性片段，我们基于农药分子设计常用的中间体衍生法和活性基团拼接法，将呋喃环与吡唑环通过1,3,4-噁二唑连接在一起，从而有望得到具有生物活性的新化合物。
发明内容
本发明的目的是提供针对各种害虫具有优良防治效果，且高效、安全、环境友好的一类含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物，以满足作物保护对高效杀虫剂需求。
本发明的另一目的是提供上述化合物的制备方法。
本发明还有一个目的是提供上述化合物在制备杀虫剂方面的用途。
本发明目的可通过以下措施达到：
本发明所述含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物，其特征在于 具备如下结构：
该类含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物制备方法，其特征在于化合物Ⅰa～Ij可通过下列反应合成得到：
1-甲基-3-二氟甲基-4-吡唑甲酰肼(化合物Ⅲ)为起始原料，经与呋喃甲醛中间体Ⅳa-Ⅳj(参照文献Synthetic Communications,2005，35,333-340的方法合成得到)缩合，最后再N-溴代丁二酰亚胺(NBS)作用关环得到目标产物Ⅰa～Ij。
化合物Ⅰa～1j对昆虫具有优良的防治活性，因而本发明的化合物可用作制备杀虫剂，进而保护农业、园艺等植物。所述的昆虫有鳞翅目害虫如棉铃虫、甜菜夜蛾、小菜蛾、菜青虫、稻纵卷叶螟和二化螟等，同翅目害虫如叶蝉、飞虱、蚓虫、粉虱等，双翅目害虫如家蝇、潜叶蝇、蚊类等，直翅目和鞘翅目等害虫等。当然，本发明的化合物可防治的有害生物不限于上述举例的范围。
化合物Ⅰa～1j用作农业、园艺等领域的杀虫剂时，可单独使用，或以杀虫组合物的方式使用，如以式I为活性成分，加上本领域常用的农药助剂加工成水乳剂、悬浮剂、水分散颗粒剂、乳油等。
常用的农药助剂包括:液体载体，如水；有机溶剂如甲苯、二甲苯、环己醇、甲醇、丁醇、乙二醇、丙酮、二甲基甲酰胺、乙酸、二甲亚砜、动物和植物油及脂肪酸；常用的表面性剂如乳化剂和分散剂，包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂；其它助剂，如湿润剂、增稠剂等。
由通式I表示的本发明的化合物用作杀虫剂中的活性成分时，在所述杀虫剂中的含量可在0.1％至99.5％的范围内进行选择，并可根据制剂形式和施用方法确定适当的活性成分含量。通常，在水乳剂中含有5％至50％(重量百分比，下同)所述的活性成分，优选其含量为10％至40％；在悬浮剂中含有5％至50％的活性成分，优选其含量为5％至40％。
对于本发明的杀虫剂的使用，可选择常用的施药方法，如茎叶喷雾、水面施用、土壤处理和种子处理等。例如，当采用茎叶喷雾时，作为活性成分的由通式I表示的化合物的可使用浓度范围为1至1000μg/mL的水乳剂、悬浮剂、水分散颗粒剂、乳油，优选其浓度为1至500μg/mL。
本发明公开的含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物对有害昆虫具有优良的防治效果，因此可用来制备用于农业、园艺等领域的杀虫剂。
具体实施方式
为了便于对本发明的进一步了解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。这些实施例仅供叙述而并非用来限定本发明的范围或实施原则。
实施例1：产物Ia的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳa(10mmol)加入30mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于30mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入20mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应1小时，再加入三乙胺2mL，室温继续搅拌反应2小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ia，收率65％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.71(s,1H,pyrazole-H),7.48～7.70(m,4H,ArH),7.21～7.41(m,3H,Furan-H and CHF2),4.01(s,3H,N-CH3).
实施例2：产物Ib的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳb(11mmol)加入35mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于25mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入25mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应1.5小时，再加入三乙胺2mL，室温继续搅拌反应2小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ib，收率55％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.71(s,1H,pyrazole-H),7.89(s,1H,ArH),7.80(d,J＝8.0Hz,1H,ArH),7.21～7.55(m,5H,ArH,Furan-H and CHF2),4.01(s,3H,N-CH3).
实施例3：产物Ic的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳc(11mmol)加入20mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于30mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入22mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应1小时，再加入三乙胺2.5mL，室温继续搅拌反应3小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ic，收率68％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.69(s,1H,pyrazole-H),7.86(d,J＝8.0Hz,2H,ArH),7.57(d,J＝8.0Hz,2H,ArH),7.20～7.47(m,3H,Furan-H and CHF2),4.02(s,3H,N-CH3).
实施例4：产物Id的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳd(11mmol)加入25mL甲苯中，升温至回流，采用分水 器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于20mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入25mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应1小时，再加入三乙胺2mL，室温继续搅拌反应2小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Id，收率65％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.69(s,1H,pyrazole-H),7.87～7.91(m,2H,ArH),7.20～7.47(m,5H,ArH,Furan-H and CHF2),4.01(s,3H,N-CH3).
实施例5：产物Ie的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳe(12mmol)加入30mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于25mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入30mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应40分钟，再加入三乙胺2.5mL，室温继续搅拌反应3小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ie，收率52％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.72(s,1H,pyrazole-H),8.06(d,J＝8.0Hz,2H,ArH),7.88(d,J＝8.0Hz,2H,ArH),7.21～7.52(m,3H,Furan-H and CHF2),4.02(s,3H,N-CH3).
实施例6：产物If的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳf(12mmol)加入20mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于30mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入20mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应2小时，再加入三乙胺2mL，室温继续搅拌反应1.5小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)后得到白色固体产物If，收率56％。1H NMR(400MHz, d6-DMSO):δ8.72(s,1H,pyrazole-H),7.95(d,J＝8.0Hz,1H,ArH),7.64(d,J＝8.0Hz,1H,ArH),7.21～7.56(m,5H,ArH,Furan-H and CHF2),4.02(s,3H,N-CH3).
实施例7：产物Ig的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳg(10mmol)加入40mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于25mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入25mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应1.5小时，再加入三乙胺2mL，室温继续搅拌反应3小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ig，收率62％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.72(s,1H,pyrazole-H),7.81～7.89(m,2H,ArH),7.21～7.59(m,5H,ArH,Furan-H and CHF2),4.02(s,3H,N-CH3).
实施例8：产物Ih的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳh(12mmol)加入30mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于20mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入20mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应1小时，再加入三乙胺2.5mL，室温继续搅拌反应3小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ih，收率56％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.72(s,1H,pyrazole-H),7.90～7.93(m,1H,ArH),7.14～7.51(m,6H,ArH,Furan-H and CHF2),4.02(s,3H,N-CH3).
实施例9：产物Ii的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳi(11mmol)加入25mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于20mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入15mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应2小时，再加入三乙胺2mL，室温继续搅拌反应2小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ii，收率68％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.17(s,1H,pyrazole-H),7.87～7.89(m,1H,ArH),7.68～7.71(m,1H,ArH),6.83～7.27(m,4H,ArH,Furan-H and CHF2),4.08(s,3H,N-CH3).
实施例10：产物Ij的合成
将中间体Ⅲ(10mmol)与Ⅳj(10mmol)加入20mL甲苯中，升温至回流，采用分水器不断将反应生成的水带出，至无水产生，降温后，减压浓缩至干。随后将浓缩物溶于30mL氯仿，冰水浴降温至0℃，缓慢分批向上述溶液中加入22mmol N-溴代丁二酰亚胺(NBS)，0℃下继续保温反应1.5小时，再加入三乙胺2mL，室温继续搅拌反应2小时，向反应混合物中加入适量的水，分出氯仿层，水相再用氯仿萃取一次，合并氯仿层，无水硫酸钠干燥，柱层析(石油醚/乙酸乙酯＝10/1)分离得到白色固体产物Ij，收率61％。1H NMR(400MHz,d6-DMSO):δ8.72(s,1H,pyrazole-H),7.97(m,1H,ArH),6.99～7.51(m,5H,ArH,Furan-H and CHF2),4.02(s,3H,N-CH3).
实施例11：
样品对粘虫的杀虫活性筛选
采用国际抗性行动委员会(IRAC)提出的浸叶法：供试靶标为粘虫，即将适量玉米叶在配好的药液中充分浸润后自然阴干，放入垫有滤纸的培养皿中，接粘虫3龄中期幼虫10头/皿，置于24-27℃观察室内培养，2d后调查结果。以毛笔触动虫体，无反应视为死虫。试验浓度 500μg/mL(其它浓度的药液可由500μg/mL的药液稀释而得)。
杀虫活性测试结果表明，所有化合物均显示出一定的杀虫活性。在测试剂量为500μg/mL时(表1)，化合物Ⅰc、Ⅰd、Ⅰe、Ⅰf、Ⅰh和Ⅰj对粘虫的杀灭效果分别为90％，100％，80％,80％,100％和100％。以上数据表明，将呋喃环与吡唑环通过1,3,4-噁二唑环相连，得到了具有较好杀虫活性的化合物。这为今后继续从事1,3,4-噁二唑类化合物的研究提供了重要的结构选择模式与实验数据。
表1.Ia-Ij的初步杀虫活性数据

Claims (4)

1.一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物，其特征在于所述化合物具备如下结构：
2.如权利要求1所述的一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物的制备方法，其特征在于所述的化合物Ⅰa-Ⅰj通过如下反应合成得到：
3.如权利要求1所述的一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物在制备杀粘虫药物方面的用途，其特征在于：该化合物单独使用；或以杀粘虫组合物的方式使用，即以该化合物为活性成分，加上本领域常用的农药助剂加工成水乳剂、悬浮剂、水分散颗粒剂、乳油。
4.如权利要求3所述的一种含1,3,4-噁二唑结构的二氟甲基吡唑类化合物在制备杀粘虫药物方面的用途，其特征在于：该化合物用作杀粘虫药物的活性成分时，在所述杀粘虫药物中的含量在0.1％至99.5％的范围内进行选择。
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