1.试剂与仪器
主要试剂:巯基乙酸甲酯(99%)、2-氯-6-三氟甲基烟酸(99%),上海毕得医药科技有限公司;草酰氯(98%),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;碳酸钠(99%)、二氯甲烷(99%)、氢氧化钠(99%)、盐酸(36%水溶液)、三乙胺(99%)、二氯乙烷(99%),国药集团化学试剂有限公司。其他试剂和溶剂均为市售分析纯,未经进一步提纯直接使用。
主要仪器:Jeol JNM-ECZ600R-400 MHz型核磁共振仪(TMS为内标),Thermo Vanquish Flex LTQ XL型高分辨液相质谱联用仪,BUCHI Meltingpoint M-565型熔点仪,Agilent 1200系列高效液相色谱,中压快速制备色谱(天津博纳艾杰尔科技有限公司)。
2. 目标物的合成
以巯基乙酸甲酯和2-氯-6-三氟甲基烟酸为起始原料,经11步反应成功制备目标化合物iptriazopyrid,具体合成路线见图2。
图2 目标化合物的合成路线
2.1 2-(异丙基硫基)乙酸甲酯(2)的合成
向反应瓶中加入巯基乙酸甲酯(中间体1,20.00 g,188.43 mmol)、N,N-二甲基甲酰胺(400 mL),搅拌下加入碳酸钾(31.25 g,226.12 mmol)、溴代异丙烷(23.18 g,188.43 mmol)。室温反应2 h。反应结束后加入乙酸乙酯和水,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,得到透明油状液体21.00 g,收率75.19%。[M+H]+149.06。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:3.74(s,3H),3.27(s,2H),3.11~3.03(m,1H),1.29(d,6H)。
2.2 2-(异丙基硫基)乙酸(3)的合成
向反应瓶中加入2-(异丙基硫基)乙酸甲酯(中间体2,21.00 g,141.68 mmol)、甲醇(200 mL),加入1 mol/L氢氧化钠水溶液(200 mL)。室温搅拌2 h。反应结束后加入乙酸乙酯和1 mol/L盐酸水溶液,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,得到透明油状液体16.00 g,收率84.15%。[M+H]+135.05。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:9.89(s,1H),3.30(s,2H),3.11~3.03(m,1H),1.30(d,6H)。
2.3 2-氯-6-三氟甲基烟酸甲酯(5)的合成
冰浴条件下,向反应瓶中加入2-氯-6-三氟甲基烟酸(中间体4,30.00 g,133.01 mmol)、二氯甲烷(300 mL),搅拌下缓慢加入草酰氯(42.20 g,332.52 mmol)、N,N-二甲基甲酰胺(1 mL)。室温搅拌1 h。反应结束后减压除去溶剂,用二氯甲烷(150 mL)溶解残余物,冰浴条件下,缓慢加入到含三乙胺(26.92 g,266.01 mmol)的甲醇(150 mL)中。室温下搅拌1 h。反应结束后加入二氯甲烷和水,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,得到白色固体30.00 g,熔点126~128℃,收率94.15%。[M+H]+240.00。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:8.33~8.30(m,1H),7.71(d,1H),4.00(s,3H)。
2.4 2-肼基-6-三氟甲基烟酸甲酯(6)的合成
向反应瓶中加入2-氯-6-三氟甲基烟酸甲酯(中间体5,30.00 g,125.22 mmol)、二烷(300 mL),搅拌下加入80%水合肼(15.67 g,250.44 mmol)。60℃反应4 h。反应结束后加入乙酸乙酯和饱和碳酸钠水溶液,萃取、分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,将得到的固体用正己烷洗涤,过滤,烘干,得到白色固体28.00 g,熔点108~109℃,收率95.08%。[M+H]+236.06。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:8.89(s,1H),8.26~8.23(m,1H),6.96(d,1H),3.91(s,3H),3.79~3.41(m,2H)。
2.5 2-(2-(2-(异丙基硫基)乙酰基)肼基)-6-(三氟甲基)烟酸甲酯(7)的合成
冰浴条件下,向反应瓶中加入2-(异丙基硫基)乙酸(中间体3,15.98 g,119.06 mmol)、二氯甲烷(150 mL),搅拌下缓慢加入草酰氯(30.22 g,238.13 mmol)、N,N-二甲基甲酰胺(0.5 mL)。室温搅拌1 h。反应结束后减压除去溶剂,用二氯甲烷(100 mL)溶解残余物,冰浴条件下,缓慢加入到加入三乙胺(12.05 g,119.06 mmol)和2-肼基-6-三氟甲基烟酸甲酯(中间体6,28.00 g,119.06 mmol)的二氯甲烷(200 mL)溶液中。室温下搅拌1 h。反应结束后加入二氯甲烷和水,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,将析出来的固体用正己烷洗涤,过滤,烘干,得到淡黄色固体35.00 g,熔点114~116℃,收率83.67%。[M+H]+352.09。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:9.82(d,1H),9.34(d,1H),8.34(d,1H),7.09(d,1H),3.95(s,3H),3.41(s,2H),3.29~3.25(m,1H),1.33(d,6H)。
2.6 3-((异丙基硫基)甲基)-5-(三氟甲基)-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡啶-8-甲酸甲酯(8)的合成
向反应瓶中加入2-(2-(2-(异丙基硫基)乙酰基)肼基)-6-(三氟甲基)烟酸甲酯(中间体7,35.00 g,99.62 mmol)、甲苯(350 mL),搅拌下缓慢加入三氯氧磷(45.82 g,298.85 mmol)。回流反应5 h。反应结束后乙酸乙酯和冰的饱和碳酸钠水溶液,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,将析出来的固体用二异丙基醚洗涤,过滤,烘干,得到淡黄色固体25.00 g,熔点176~178℃,收率75.29%。[M+H]+334.08。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:7.98~7.92(m,1H),7.42(d,1H),4.28(d,2H),4.03(s,3H),3.04~3.01(m,1H),1.22(d,6H)。
2.7 3-((异丙基硫基)甲基)-5-(三氟甲基)-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡啶-8-甲酸(9)的合成
向反应瓶中加入3-((异丙基硫基)甲基)-5-(三氟甲基)-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡啶-8-甲酸甲酯(中间体8,25.00 g,75.00 mmol)、甲醇(100 mL),加入1 mol/L氢氧化钠水溶液(100 mL)。室温搅拌2 h。反应结束后加入乙酸乙酯和1 mol/L盐酸水溶液,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,得到白色固体20.00 g,熔点187~188℃,收率83.51%。[M+H]+320.07。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:8.28(d,1H),7.64(d,1H),4.35(s,2H),3.12~3.10(m,1H),1.34(d,6H)。
2.8 3-((异丙基硫基)甲基)-N-(5-甲基-1,3,4-二唑-2-基)-5-(三氟甲基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-8-羧酰胺(10)的合成
向反应瓶中加入3-((异丙基硫基)甲基)-5-(三氟甲基)-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡啶-8-甲酸(中间体9,20.00 g,62.64 mmol)、5-甲基-1,3,4-二唑-2-胺(7.45 g,75.16 mmol)、4-二甲基氨基吡啶(7.65 g,62.64 mmol)、吡啶(400 mL),搅拌下缓慢加入氯化亚砜(11.18 g,93.95 mmol)。室温搅拌2 h。反应结束后加入乙酸乙酯和1 mol/L盐酸水溶液,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,将得到的固体用二异丙基醚洗涤,过滤,烘干,得到淡黄色固体10.00 g,熔点152~154℃,收率39.87%。[M+H]+401.10。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:8.43(d,1H),7.65(d,1H),4.37(s,2H),3.12~3.10(m,1H),2.58(s,3H),1.34(d,6H)。
2.9 Iptriazopyrid的合成
向反应瓶中加入3-(异丙基硫基)甲基)-N-(5-甲基-1,3,4-二唑-2-基)-5-(三氟甲基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-8-羧酰胺(中间体10,10.00 g,24.98 mmol)、二水合钨酸钠(0.82 g,2.5 mmol)、甲醇(100 mL),50℃反应2 h。反应结束后加入乙酸乙酯和饱和硫代硫酸钠水溶液,萃取分液,无水硫酸钠干燥有机相,过滤,旋干,将得到的固体用二异丙基醚洗涤,过滤,烘干,得到白色固体5.00 g,熔点181~183℃,收率46.30%。[M+H]+433.09。1H NMR(400 MHz,Chloroform-d)δ:8.51(d,1H),7.73(d,1H),5.03(s,2H),3.81~3.78(m,1H),2.59(s,3H),1.51(d,6H)。熔点和核磁与文献报道基本一致。
3. 生物活性测定
3.1 供试靶标
杂草:稗草Echinochloa crusgalli、狗尾草Setaria viridis、马唐Digitaria sanguinalis、反枝苋Amaranthus retroflexus、灰菜Chenopodium album、苘麻Abutilon theophrasti、千金子Leptochloa chinensis。
作物:水稻Oryza sativa。
3.2 试验方法
将阔叶杂草(苋菜、灰菜、苘麻)和禾本科杂草(稗草、狗尾草、马唐、千金子)以及作物(水稻)种子分别播于直径为7 cm的装有营养土的纸杯中,播后覆土1 cm,镇压、淋水后在温室按常规方法培养。出苗后进行定植并施肥,每盆选留生长较为一致的幼苗在温室中继续培养。禾本科杂草长至1.5叶期、阔叶杂草2叶期后茎叶喷雾处理。按试验设计剂量,用Airbrush喷雾机进行处理。试材处理后置于操作大厅,待药液自然风干后,放于温室内按常规方法管理,处理后定期目测供试靶标对供试药剂的反映情况。空白对照:丙酮/甲醇/水(体积比1∶1∶2,含l‰吐温80)处理。活性评价标准:防效用0%~100%来表示,以“0%”代表无防效,“100%”代表完全杀死。