CN103450170A

CN103450170A - 含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103450170A
Application number: CN2013103896581A
Authority: CN
Inventors: 何道航; 卢辉雄
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: CN103450170B

Abstract

本发明公开了含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物及其制备方法与应用。所述的含有含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物的制备方法具体包括两个步骤：亚磷酸三乙酯的酯化反应和Wittig-Horner反应。本发明公开了含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物对斜纹夜蛾鳞翅目昆虫具有较为显著的杀虫活性，对于研制环境友好、高效新型的杀虫剂具有重要的应用价值。

Description

含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于农药技术与精细化学领域，具体涉及吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物及其制备方法和其作为杀菌或杀虫剂的应用。

背景技术

斜纹夜蛾是我国重要的农业经济害虫，在我国分布较广，对棉花和蔬菜等多种经济农作物造成巨大损失，由于其繁殖能力强，经常在我国引起爆发性灾害。

1,3,4-噁二唑衍生物具有多种生物活性：如杀虫、杀菌、抗癌、抗炎等。这类衍生物之所以有如此众多的生物活性，主要取决于分子中具有噁二唑环的基本骨架。2,5－二取代1,3,4-噁二唑类衍生物随着其2,5位取代基的不同而表现出杀虫、除草、杀菌等广泛的生物活性，大量的研究结果显示，某些2,5－二取代1,3,4-噁二唑衍生物具有昆虫生长抑制活性。国外公司相继开发了含1,3,4-噁二唑结构的农药如除草剂草酮(oxadiazon)、杀虫剂虫酮(metoxadiazone)等。这类化合物具有独特的生物活性，引起了众的广泛兴趣，并对它们进行了深入研究。

含氮杂环化合物已成为当今新农药开发的热点，含吡啶环的新型农药类型繁多，生物活性也多种多样，在除草、杀菌和杀虫等方面均有非常成功的例子，如由拜耳公司研发的杀菌剂氟啶酰菌胺（fluopicolide)、杜邦公司研发的杀虫剂chlorantraniliprole(Rynaxypyr,Altacor)，韩国化工研究院研发的除草剂氟啶乙磺隆(flucetosulfuron)等优秀的农药新品种。

宋艳丽等[赤峰学院学报，2012]和李志芬等[农化新世纪，2008]都对含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物进行了研究，但目前含1,3,4-噁二唑和吡啶基团的化合物合成过程复杂，产率一般为40%－65%，生产过程中要在零下温度进行，反应时间长并且使用大量的碱，合成条件苛刻，对环境造成污染。

本发明旨在利用活性基团拼合原理将吡啶基团引入1,3,4-噁二唑类衍生物中得到目标化合物，并测定了其杀虫活性。

发明内容

本发明的目的在于提供含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物，具体结构式如下：

本发明的另一目的在于提供含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物的制备方法，其合成路线如下：

上述衍生物的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）酯化反应

将摩尔比为1：（1.1～1.5）的2-萘基-5-（4-（溴甲基）苯基）-1,3,4-噁二唑和油状液体亚磷酸三乙酯混合溶解后，在温度为125～130℃条件下搅拌回流3～5h，除去反应体系中过量的亚磷酸三乙酯后，趁热搅拌加入正己烷析出固体产物，再用四氢呋喃和正己烷混合液重结晶得产物B。

（2）Wittig-Horner反应

分别将等摩尔的产物B和2－吡啶醛或4－吡啶醛溶于N,N－二甲基甲酰胺中得溶解液；向所述溶解液中加入质量百分比为15～30%的叔丁醇钾的无水乙醇溶液，进行Wittig-Horner反应，反应结束后冷却并过滤所得反应液；所得滤饼用体积比为（2～3）:1的二甲基亚砜和乙醇混合液重结晶，制得含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物。

步骤（2）中N,N－二甲基甲酰胺与产物B的体积质量比为10～15ml/g。

步骤（2）中Wittig-Horner反应的条件为：60～70℃搅拌反应5h。

步骤（1）中所述四氢呋喃和正己烷的体积比为1：（1～4）。

步骤（1）中除去反应体系中亚磷酸三乙酯时在减压条件下进行。

步骤（2）中所述叔丁醇钾的无水乙醇溶液与产物B的体积质量比为3～4ml/g。

本发明的目的是提供了含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物具有良好的光学活性。

本发明的目的是提供了化学结构式I和II所示的2-萘基-5-（4-（2-（4-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑和2-萘基-5-（4-（2-（2-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑在制备杀虫剂中的应用。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明的含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物的制备条件温和、合成操作简便；

（2）本发明含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物同时含有吡啶和1,3,4-噁二唑含氮杂环结构，对斜纹夜蛾具有显著的杀虫活性，可用于制备新型杀虫剂。

附图说明

图1为本发明衍生物（I）在不同溶剂中的紫外－可见吸收光谱图。

图2为本发明衍生物（I）在不同溶剂中的荧光发射光谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于此。

实施例所制得的最终产物的熔点和核磁共振数据分别由RY－1熔点仪（天津分析仪器厂）和BrukerAVANCE-400NMR核磁共振仪（瑞士布鲁克公司）测得。本发明所用原料2-萘基-5-（4-（溴甲基）苯基）-1,3,4-噁二唑已由Parul Rungta等人发表在Soft Matter杂志上，按照Li Xinwei等人发表在Dysand Pigments杂志上的合成方法制备。

实施例1

2-萘基-5-（4-（2-（4-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（I）的合成

（1）将0.0088mol2-萘基-5-（4-（溴甲基）苯基）-1,3,4-噁二唑溶于0.0132mol亚磷酸三乙酯中，加热至130℃，搅拌回流反应5h，蒸去反应体系中过量的亚磷酸三乙酯后，趁热搅拌加入5ml正己烷析出固体产物，再用1：1的四氢呋喃和正己烷混合液重结晶得3.32g4-(5-萘基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯甲基膦酸酯，产率：89.4%。熔点：139-140℃。核磁共振氢谱结构表征数据：¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ9.30(d,J=8.6Hz,1H,naphthalene-H),8.29(d,J=7.2Hz,1H,naphthalene-H),8.18(d,J=7.9Hz,2H,C₆H₄,2,6-H),8.07(d,J=8.2Hz,1H,naphthalene-H),7.97(d,J=8.1Hz,1H,naphthalene-H),7.73(t,J=7.7Hz,1H,naphthalene-H),7.63(t,J=7.6Hz,2H,naphthalene-H),7.53(d,J=7.9Hz,2H,C₆H₄,3,5-H),4.08(q,J=7.2Hz,4H,CH₂),3.27(d,J=22.1Hz,2H,CH₂),1.30(t,J=7.0Hz,6H,CH₃)。

（2）将0.002mol4-(5-萘基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯甲基膦酸酯和0.002mol4－吡啶醛溶于15ml N,N-二甲基甲酰胺中，然后向溶液中滴加质量比为25%的叔丁醇钾的无水乙醇溶液3ml，在70℃下搅拌反应5h得反应液，冷却并过滤，所得固体用体积比为3：1的二甲基亚砜和乙醇混合液重结晶得0.70g，产率：93.3%。熔点：204－206℃。核磁共振氢谱结构表征数据：¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.30(d,J=8.5Hz,1H,naphthalen-H),8.64–8.59(m,2H,C₅H₄N,3,5-H),8.29(dd,J=7.3,0.9Hz,1H,naphthalen-H),8.22(d,J=8.4Hz,2H,C₆H₄,2,6-H),8.07(d,J=8.2Hz,1H,naphthalene-H),7.96(d,J=8.1Hz,1H,naphthalene-H),7.75–7.69(m,3H,naphthalene-H,C₆H₄,3,5-H),7.62(t,J=7.8Hz,2H,naphthalene-H),7.41(d,J=6.0Hz,2H,C₆H₄,2,6-H),7.35(d,J=16.4Hz,1H,CH=CH),7.15(d,J=16.4Hz,1H,CH=CH)。

实施例2

2-萘基-5-（4-（2-（2-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（II）的合成

（1）将0.0088mol2-萘基-5-（4-（溴甲基）苯基）-1,3,4-噁二唑溶于0.0097mol亚磷酸三乙酯中，加热至125℃，搅拌回流反应3h，减压蒸去反应体系中过量的亚磷酸三乙酯后，趁热搅拌加入5ml正己烷析出固体产物，再用1：4的四氢呋喃和正己烷混合液重结晶得2.98g4-(5-萘基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯甲基膦酸酯，产率：80.2%。

（2）将0.0020mol4-(5-萘基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯甲基膦酸酯和0.0020mol2-吡啶醛溶于10ml N,N-二甲基甲酰胺中，然后向溶液中滴加质量比为15%的叔丁醇钾的无水乙醇溶液4ml，在60℃下搅拌反应5h得反应液，冷却并过滤，所得固体用体积比为2：1的二甲基亚砜和乙醇混合液重结晶得0.60g，产率：79.9%。熔点：187－188℃。核磁共振氢谱结构表征数据：¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.30(d,J=8.6Hz,1H,naphthalen-H),8.64(d,J=4.2Hz,1H,C₅H₄N,3-H),8.29(d,J=7.2Hz,1H,naphthalen-H),8.20(d,J=8.2Hz,2H,C₆H₄,2,6-H),8.06(d,J=8.2Hz,1H,naphthalene-H),7.95(d,J=8.1Hz,1H,naphthalene-H),7.73(dd,J=19.1,7.3Hz,5H,CH=CH,naphthalene-H,C₆H₄,3,5-H,C₅H₄N,6-H),7.62(dd,J=10.7,4.8Hz,2H,naphthalene-H),7.44(d,J=7.8Hz,1H,C₅H₄N,5-H),7.30(d,J=16.1Hz,1H,CH=CH),7.23–7.17(m,1H,C₅H₄N,4-H).

实施例3

2-萘基-5-（4-（2-（4-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（I）光学活性的测定

（1）将化合物（I）用不同极性的溶液（DMSO、THF、CHCl₃）配成相同浓度1×10^-5mol/L的溶液，在紫外－可见分光光度计上取波长区间为200－500nm测定紫外吸收，得到其紫外－可见吸收光谱（图1）。

（2）将化合物（I）用不同极性的溶液（DMSO、THF、CHCl₃）配成相同浓度1×10^-5mol/L的溶液，用荧光分析仪测定其荧光，得荧光荧光发射光谱（图2）。

（3）从图1和图2可以看出化合物（I）具有良好的光学活性。

实施例4

2-萘基-5-（4-（2-（4-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（I）和2-萘基-5-（4-（2-（2-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（II）的杀虫活性测定。

1.试验目的

在室内测试新化合物在供试浓度下对斜纹夜蛾昆虫的毒力，评价其杀虫活性。

2.试验条件

2.1供试靶标

斜纹夜蛾2龄幼虫。

2.2培养条件

于25±1℃，RH75%，L：D＝14：10条件下的培养箱育养。

2.3药剂配制

用分析天平称取（I）和（II）所需量；溶济：DMF，0.2%；乳化剂：Tween80,0.1%；加入清水稀释到所需浓度；与现有杀虫剂喹硫磷为对照。

3.试验方法

浸叶法：参照IRAC（1990）7号方法，将（I）、（II）和喹硫磷配成5个系列浓度，以清水和溶剂作为对照，把新鲜的叶片依次按清水，溶剂、低浓度至高浓度的顺序在配好的药剂中浸渍5s，取出后晾干，再放入培养板中，然后接入2龄斜纹夜蛾幼虫，每板1头，每个浓度重复3次，置于25±1℃，RH75%，L：D＝14：10条件下的培养箱育养，处理后48h观察记载死亡数。数据处理用SPSS软件。

4.测试结果

表一2龄斜纹夜蛾幼虫对目标产物的相对敏感毒力基线

*RTI相对毒力系数以喹硫磷为1计算。

从表一可以看出，2-萘基-5-（4-（2-（4-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（I）和2-萘基-5-（4-（2-（2-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（II）对斜纹夜蛾具有良好的杀虫活性，优于杀虫剂喹硫磷，而且2-萘基-5-（4-（2-（4-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（I）的杀虫活性比2-萘基-5-（4-（2-（2-吡啶基）乙烯基）苯基）-1,3,4-噁二唑（II）强，因此合成的化合物可作为制备杀虫剂的应用。

Claims

1.含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物，其特征在于，该衍生物的结构如下：

其中R为4－吡啶或2－吡啶。

2.权利要求1所述衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将摩尔比为1：（1.1～1.5）的2-萘基-5-（4-（溴甲基）苯基）-1,3,4-噁二唑和油状液体亚磷酸三乙酯混合溶解后，在温度为125～130℃条件下搅拌回流3～5h，除去反应体系中过量的亚磷酸三乙酯后，趁热搅拌加入正己烷析出固体产物，再用四氢呋喃和正己烷的混合液重结晶，即制得产物B；

（2）分别将等摩尔的产物B和2－吡啶醛或4－吡啶醛溶于N,N－二甲基甲酰胺中得溶解液；向所述溶解液中加入质量百分比为15～30%的叔丁醇钾的无水乙醇溶液，进行Wittig-Horner反应，反应结束后冷却并过滤所得反应液；所得滤饼用体积比为（2～3）:1的二甲基亚砜和乙醇混合液重结晶，制得含吡啶的1,3,4-噁二唑衍生物。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中N,N－二甲基甲酰胺与产物B的体积质量比为10～15ml/g。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中Wittig-Horner反应的条件为：60～70℃搅拌反应5h。

5.根据权利要求2或3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述四氢呋喃和正己烷的体积比为1：（1～4）。

6.根据权利要求2或3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中除去反应体系中亚磷酸三乙酯时在减压条件下进行。

7.根据权利要求2或3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述叔丁醇钾的无水乙醇溶液与产物B的体积质量比为3～4ml/g。

8.根据权利要求1所述的衍生物在制备杀虫剂中的应用。