Код документа: RU2042667C1
Изобретение относится к новым 4-бензоилпиразольным производным и селективным гербицидам, содержащим такие производные в качестве активных ингредиентов, которые являются полезными, в частности в качестве гербицидов нагорных или суходольных полей.
В результате обширных исследований и работы по поиску гербицидов были разработаны для практических целей разнообразные гербициды, способствующие снижению трудовых усилий по борьбе с сорняками или улучшению продуктивности сельскохозяйственных или садовых растений.
Несмотря на большое количество известных, необходимо разрабатывать новые гербициды, обладающие превосходящими гербицидными свойствами. В частности, желательно разработать сельскохозяйственный или садовый гербицид, который способен селективно уничтожать серняки, не оказывая при этом вредного воздействия на культурные растения, и при более низкой дозе. Однако обычные гербициды не всегда обеспечивают такие желательные гербицидные свойства.
С другой стороны, известно, что некоторые соединения из ряда производных 4-бензоилпиразола проявляют гербицидную активность. Например, пиразолат (общее наименование) и пиразоксифен (общее наименование) используются на практике как гербициды для орошаемых рисовых полей. Проявляя превосходную гербицидную активность в качестве гербицидов орошаемых рисовых полей, эти соединения не годятся в качестве гербицидов для суходолов, поскольку их гербицидная активность является слабой против сорняков суходольных полей. Среди производных 4-бензоилпиразола желательно разработать соединения с превосходящими свойствами, полезные в качестве гербицидов суходольных полей.
Предлагаемое изобретение представляет производные пиразола, имеющие формулу
Соединения могут легко образовывать соль с металлом или органическим основанием.
В качестве такого металла может быть использован натрий, калий, кальций, литий, барий, магний, железо, медь, никель или марганец.
В качестве такого органического основания может быть использован метиламин, диметиламин, триметиламин, этиламин, диэтиламин, трифтиламин, н-пропиламин, ди-н-пропиламин, изо-пропиламин, ди-изо-пропиламин, н-бутиламин, изо-бутиламин, втор-бутиламин, трет-бутиламин, пиперидин, пирролидин, морфолин, пиридин, N,N-диметиланилин или холин.
В ходе исследований, проводимых в отношении гербицидных свойств различных органических соединений с целью разработки полезных гербицидов, обнаружено, что упомянутые выше соединения предлагаемого изобретения проявляют превосходные гербицидные активности против узколистных сорняков (злаковые или травянистые и осоковые сорняки) и против широколистных сорняков и не обнаруживают никакой токсичности против полезных растений, например хлебных злаков, таких как Zea mays (кукуруза). Sorghum bicolor (сорго), Triticum sрр. (пшеница) и Hordeum vulgare (ячмень). Предлагаемое изобретение было сделано на основе данного открытия.
Соединение предлагаемого изобретения проявляет сильную гербицидную активность при каждом виде обработки почвы, при обработке заделкой в почву и при обработке листвы. С другой стороны, оно не проявляет никакой фитотоксичности по отношению к хлебным злакам, таким как Zea mays, Sorghum bicolor, Triticum sрр. и Нordeum vulgare, при применении на практике в любом из видов обработки почвы, при обработке заделкой в почву и при обработке листвы. Таким образом, соединение предлагаемого изобретения обладает высокой селективностью и крайне эффективно для борьбы с сорняками во время культивирования этих сельскохозяйственных культур, а именно оно проявляет сильные гербицидные активности против таких вредных сорняков, как Setaria viridis (щетинник зеленый), Echinochloa crus-galli (ежовник), Аmarantha lividus (ширица синеватая или жминда). Роlygonum longise (горец). Хanthium strumarium (дурашник). Аbutilon th рhsasti (лимнохарис) и Сyрerus esculentus (осока желтая), которые развиваются во время выращивания Zea mays или Sorghum bicolor. Гербицидная активность против злаковых сорняков и Сyрerus esculentus является необыкновенно высокой и чрезвычайно уникальной. До настоящего времени при культивировании Zea mays или Sorghum bicolor обычно применяли атразин или цианазин как гербицид триазинового типа, или алахлор или метолахлор как гербицид типа анилида кислоты. Однако атракзин и цианазин обладают плохой гербицидной активностью против злаковых сорняков, хотя они проявляют высокую активность против широколистных сорняков, а их активность против Сyрerus esculentus является очень низкой. С другой стороны, алахлор и метолахлор проявляют плохую активность против широколистных сорняков, хотя их активность против злаковых сорняков является высокой, а их активность против Сyрerus esculentus является очень плохой. Таким образом было очень трудно уничтожать все виды сорняков при применении одного из таких гербицидов.
В результате различных исследований обнаружили соединение, которое проявляет отличное гербицидное действие на широкое разнообразие сорняков. Предлагаемое изобретение было выполнено на основе данной находки. Предлагаемое соединение не проявляет никакой фитотоксичности по отношению к сельскохозяйственным культурам, таким как Zea mays, Sorghum bicolor, Тriticum sрр. и Hordeum vulgare, и таким образом они могут безопасно применяться по отношению к полям, предназначенным для таких культур.
Кроме того, предлагаемое изобретение включает соединение, которое обнаруживает селективность между Оryza sativa (рис) и Echinochloa crus-galli (ежовник), а также соединение, проявляющее селективность по отношению к полезным растениям, таким как Сoххyрium sрр. (хлопок), Вeta vulgaris (сахарная свекла) или Сlycine mах (соя).
Известно, что 4-бензоилпиразольные производные проявляют отличную гербицидную активность. Например, пиразолат (общее наименование или тривиальное название) является промышленно доступным и широко используется в практических целях. Однако обычные гербициды могут быть применены только к орошаемым полям, а их активности являются очень слабыми при применении на нагорных землях. В то же самое время в результате обширных исследований на протяжении многих лет производных 4-бензолпиразола обнаружили, что предлагаемое соединение, которое одновременно удовлетворяет различным условиям для заместителей и их структуре, указанной выше, проявляет сильную гербицидную активность при применении на суходольных полях в каждом из видов обработки почвы, при обработке путем заделки в почву и при обработке листвы. Было найдено, что предлагаемое соединение проявляет особенно высокие активности против злаковых сорняков и Сyреsus esculentus.
Соединение предлагаемого изобретения может быть легко получено с помощью любой из следующих ниже реакций.
CH3O2 S
Кроме того, соединение формулы
N
Реакционная схема (1) представляет реакцию, при которой бензойная кислота, имеющая подходящие заместители, и 5-гидроксипиразол подвергаются взаимодействию в инертном растворителе в присутствии агента конденсации и основания с получением 4-бензоил-5-гидроксипиразола. Конденсирующий агент используется в количестве от 1,0 до 1,5 моль/моль бензойной кислоты и пиразола. В качестве конденсирующего агента может быть упомянут N,N -дициклогексилкарбодиимид. Растворителем может быть любой растворитель, если им является трет-бутиловый спирт, трет-амиловый спирт или изопропиловый спирт.
Однако обычно выход может быть улучшен при использовании основания. В отношении основания нет каких-либо особых ограничений, но предпочтительно могут применяться карбонат калия или карбонат натрия.
Температура реакции может варьировать от комнатной температуры до точки кипения растворителя, предпочтительно от 50 до 100оС.
Время реакции обычно составляет от 0,5 до 20 ч.
Реакционная схема (2) показывает реакцию, при которой бензоилхлорид, имеющий подходящие заместители, и 5-гидроксипиразол подвергаются взаимодействию с образованием сложного бензоилового эфира, который затем перегруппировывается в 4-бензольное соединение.
Бензоильная сложная этерификация может проводиться в инертном растворителе (таком как ароматические углеводороды, cложные эфиры жирных кислот, галоидированные углеводороды, простые эфиры, ацетонитрил, диметилсульфоксид или N, N -диметилформамид) или в двухфазной системе с таким растворителем и водой, или в смеси таких растворителей в присутствии подходящего дегидрохлорирующего агента (например, неорганического основания, такого как гидроокись натрия, гидроокись калия или бикарбонат натрия, или органического основания, такого как пиридин или триэтиламин) при температуре от комнатной температуры до 100oС в течение периода времени от 10 мин до 5 ч.
Реакция перегруппировки может осуществляться с использованием кислоты Льюиса, такой как безводный хлористый алюминий или основания. В качестве основания может использоваться карбонат калия, гидроокись кальция или карбонат натрия. Кислота Льюиса или основание обычно используется в количестве от 1 до 10 моль-кратного.
Никакого растворителя не требуется. Однако в некоторых случаях лучше использовать растворитель, имеющий подходящую температуру кипения, чтобы улучшить эффективность или выход в результате работы. В качестве примера такого благоприятного растворителя можно упомянуть использование диоксана, толуола или ксилола-диглима.
Температура реакции составляет обычно от 50 до 150оС, а время реакции обычно составляет от 15 мин до 30 ч.
Реакционная схема (3) показывает реакцию, при которой производное бензола, производное 5-гидроксипиразола и четыреххлористый углерод конденсируются в присутствии кислоты Льюиса в инертном растворителе или в отсутствии растворителя с последующим гидролизом с получением производного 4-бензоил-5-гидрок- сипиразола. В качестве кислоты Льюиса предпочитается безводный хлористый алюминий или безводный бромистый алюминий в количестве, равном по крайней мере теоретическому количеству для реакции. Растворитель может быть любого типа, если только он является инертным по отношению к реакции. Однако предпочитается растворитель хлорного типа, такой как метиленхлорид, дихлорэтан или тетрахлорэтан. Температура конденсации может изменяться от 0оС до точки кипения растворителя, но предпочтительно она составляет от 10 до 80оС. Гидролиз проводится в присутствии соляной кислоты или серной кислоты. Температура гидролиза составляет предпочтительно от комнатной температуры до 100оС. Время гидролиза составляет обычно от 0,1 до 10 ч.
Реакционная схема (4) показывает реакцию, при которой бензоилцианидное производное и 5-гидроксипиразольное производное подвергаются взаимодействию в присутствии кислоты Льюиса и основания в инертном растворителе или в отсутствии растворителя с получением 4-банзоил-5-гидроксипиразола. В качестве кислоты Льюиса могут использоваться хлористый цинк, хлористый алюминий или бромистый алюминий. В качестве основания могут быть упомянуты пиридин или триэтиламин. Кислота Льюиса и основание используются обычно в количестве от 1 до 10 моль-кратного. В качестве растворителя могут быть упомянуты метиленхлорид, дихлорэтан или тетрахлорэтан. Температура реакции составляет обычно от 0 до 80оС, предпочтительно от 10 до 50оС. Время реакции составляет от 0, 5 до 20 ч.
Замещенные производные бензола, используемые в качестве исходных материалов для соединений предлагаемого изобретения, имеют новые структуры и могут быть легко получены с помощью соответствующего сочетания различных известных приемов синтеза. Например, соединения, в которых заместитель в бензольном кольце представляет собой SО2CН3, может быть получен в соответствии со следующими схемами реакции.
CH
П р и м е р 1. Получение 4-[2-хлор-4-метансульфонил-3-(2-метокси)этоксибензоил] -1-этил-5- гидроксипиразола (I) (2-метокси)этил-2-хлор-4-метансульфонил-3-(2-метокси)этоксибензоат.
1,2 г 2-хлор-3-гидрокси-4-метансульфонилбензойной кислоты, 1,4 г карбоната калия и 2,1-бромэтилметилового эфира помещают в 20 мл N,N-диметилформамида и подвергают реакции при нагревании при температуре 60-70оС в течение 6-7 ч. Затем растворитель отгоняют. После добавления воды реакционную смесь экстрагируют хлороформом. Экстракт сушат над безводным сульфатом натрия. Растворитель отгоняют. Получают 1,9 г неочищенного продукта указанного выше соединения.
(2)2-хлор-4-метансульфонил-3-(2-метокси)этоксибензойная кислота.
1,9 г неочищенного продукта (2-метокси)этил-2-хлор-4-метансульфонил-3-(2-метокси)этоксибензоата растворяют в 50 мл этанола. К раствору добавляют 20 мл безводного раствора, содержащего 1 г гидроокиси натрия. Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем этанол отгоняют и к остатку добавляют воду. Смесь промывают хлороформом, затем подкисляют концентрированной соляной кислотой и экстрагируют хлороформом. Экстракт сушат над безводным сульфатом натрия. Затем растворитель отгоняют и получают 1,4 г сырого продукта указанного выше соединения. К неочищенному продукту добавляют н-гексан. Смесь оставляют стоять, посредством чего постепенно выкристаллизовывается желаемый продукт.
Точка плавления 89-92оС.
(3) 4-[2-хлор-4-метансульфонил-3-(2-метокси)этоксибензоил]-1-этил-5-гидроксипи- разол.
1,2 г неочищенного продукта с 2-хлор-4-метансульфонил-3-(2-метокси)этоксибензой- ной кислоты, 0,3 г карбоната калия, 0,45 г 1-этил-5-гидроксипиразола и 0,77 N,N -дициклогексилкарбодиимида помещают в 40 мл трет-амилового спирта. Смесь перемешивают при нагревании при температуре 80-90оС в течение 4-5 ч. Растворитель отгоняют. Разбавленный водный раствор карбоната калия добавляют к остатку. Смесь промывают хлороформом. Водный слой подкисляют концентрированной соляной кислотой и экстрагируют хлороформом. Экстракт сушат над безводным сульфатом натрия. Затем растворитель отгоняют. Получают неочищенный продукт указанного выше соединения. Неочищенный продукт перекристаллизовывают из этанола. Получают 0,3 г желаемого продукта. Точка плавления 159-160оС.
Физические свойства бензойных кислот и производных пиразола полученных в соответствии с предшествующими примерами, приведены в табл.1 и 2, включающих данные предыдущего примера.
Когда соединение предлагаемого изобретения предполагается использовать в качестве сельскохозяйственного или садового гербицида, оно обычно смешивается с подходящим носителем, например, твердым носителем, таким как глина, тальк, бентонит или диатомовая земля, или жидким носителем, таким как вода, спирт (такой как бензол, толуол или ксилол), хлорированный углеводород, простой эфир, кетон, сложный эфир (такой как этилацетат) или амид кислоты (такой как диметилформамид). При желании может добавляться эмульгатор, диспергирующий агент, суспендирующий агент, агент, способствующий проникновению, спредер (поверхностно-активный или распределяющий агент) или стабилизатор для получения факультативной готовой формы препарата или препаративной формы, такой как жидкая препаративная форма, эмульгируемый концентрат, смачиваемый порошок, дуст, гранулы или текучий препарат.
Дополнительно, если необходимо или при желании, во время приготовления препаративных форм или во время применения гербицидов могут добавляться другие гербициды, различные инсектициды, бактерициды, регуляторы роста растений или синергистические агенты.
В качестве других гербицидов, сочетаемых с гербицидами предлагаемого изобретения, могут быть упомянуты, например, соединения, описанные в Farm Chemical Нaudbook, 73 го Editc (1987). Среди них могут быть упомянуты, например, атразин, цианазин, алахлор, метолахлор, ЕРТС, 2,4-Д, бутилат, дикамба, бромоксинил, тридифен, изопротурон, хлортолурон, триаллат, дифлуфеникан, диклофоп, метил, дифензокват, имизаметабензметил, иоксинил, метабензтазурон, флуроксипил, хлорсульфурон, и N-[(4, 6-ди)дифторметокси(пиримид-2-ил)ами- нокарбонил] -2-метоксикарбонилбензол- сульфонамид, N-[(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)-аминокарбонил] -3-хлор -4-метоксикарбонил-1-метилпиразол-5-сульфонамид или N-[(4,6-диметоксипиримидин-2-ил)аминокарбонил]-3-бром-4-метоксикарбонил-1- метилпиразол-5-сульфонамид, описанные в патенте США N 4668277, или N-[(4, 6-диметоксипиримидин-2-ил)аминокарбонил]-3- диметиламинокарбонилпиридин-2-сульфо- намид могут также сочетаться с гербицидами предлагаемого изобретения.
Доза варьирует в зависимости от места применения, сезона применения, способа применения, типа культурного растения и других факторов. Обычно, однако, доза в общем составляет 0,001-10 кг/га в виде количества активного ингредиента.
Соединения предлагаемого изобретения применимы не только на сельскохозяйственных полях и в садах, таких как суходольные земли, орошаемые поля и сады, но также и по отношению к несельскохозяйственным угодьям, таким как спортивные площадки, незанятые поля и участки вдоль железнодорожных полотен для борьбы с различными сорняками. Доза их применения варьирует в зависимости от участка, на котором они применяются, сезона применения, типа культурных растений и др. Обычно она составляет 0,001-5 кг/га.
П р и м е р 1. Испытание на гербицидное действие при обработке почвы.
Пластиковый ящик длиной 15 см, шириной 22 см и глубиной 6 см заполняют стерилизованной дилювиальной почвой. Туда высеивают семена Еchinоchloa crus-galli,
Setaria-viridis, Elensine indica, Digitaria adscendens, Panicum dichotomiflorum, Abutilon theophrasti, Amaranthus lividus, Рolygonum longisetum, Zea mays, и, кроме того, высаживают клубни Сyрerus
esculentus. Семена и клубни покрывают слоем почвы толщиной примерно 1,5 см, а затем на поверхность почвы равномерно наносят раствор гербицида так, чтобы активный ингредиент распределялся в заданной
концентрации. Гербицидный раствор приготавливают разбавляя смачиваемый порошок, эмульгируемый концентрат, жидкую препаративную форму, или текущий препарат, описанные в предшествующих примерах
препаративных форм, водой и наносят на всю поверхность почвы с помощью небольшого опрыскивателя. Через 3 недели после применения гербицидного раствора гербицидное действие против каждого сорняка
определяют на основе следующей стандартной шкалы оценки. Результаты, полученные при этом, показаны в табл.3. Номера соединений соответствуют номерам соединений в табл.2. Стандартная шкала оценки:
5: Степень борьбы с ростом более 90% (почти полностью засохшие);
4: Степень борьбы с ростом от 70 до 90%
3: Степень борьбы с ростом от 40 до 70%
2: Степень борьбы с
ростом от 20 до 40%
1: Степень борьбы с ростом от 5 до 20%
0: Степень борьбы с ростом менее 5% (почти неэффективно);
Указанные выше степени борьбы с ростом вычислялись с
помощью следующего уравнения:
Степень борьбы с ростом (%)
(1 T/N) x 100, где Т вес сорняка, выросшего над поверхностью почвы, на обработанной площади;
N вес сорняка выше
поверхности почвы на необработанной площади.
П р и м е р 2. Испытание 1 на гербицидное действие при обработке листвы.
Пластиковый ящик длиной 15 см, шириной 22 см и глубиной 6 см заполняют стерилизованной дилювиальной почвой и высевают семена Еchinochloa crus-galli, Setaria viridis, Еleusine indica, Digitaria adscendens, Рanicum dichotomiflorum, Хanthim strumarium, Аbutilon theoрhrasti, Аmaranthus lividus, Рolygonum longisetum и Zea mays и высаживают клубни Сyрerus esculentus. Затем семена и клубни покрывают слоем почвы толщиной примерно 1,5 см. Когда различные сорняки и культурные растения вырастают до стадии 2 или 3 листьев, на листву распыляют равномерно гербицидный раствор так, чтобы активный ингредиент применялся в заранее заданной концентрации.
Гербицидиный раствор приготавливают путем разбавления смачиваемого порошка, эмульгируемого концентрата, жидкого препарата или текучего препарата, описанных в приведенных выше примерах препаративных форм, водой и применяют по отношению ко всей поверхности листвы сорняков и культурных растений с помощью небольшого опрыскивателя. Через 2 недели после применения гербицидного раствора на основании стандартной шкалы оценок, описанной в примере 1, определяют гербицидные действия против каждого из сорняков и Zea mays. Результаты показаны в табл.4. Номера соединений в табл.4 соответствуют номерам соединений в табл.2.
П р и м е р 3. Испытание 2 по гербицидному действию при обработке листвы.
Пластиковый ящик длиной 15 см, шириной 22 см и глубиной 6 см заполняют стерилизованной дилювиальной почвой и в него пятнами высевают семена Veronica рersicа, Stellaria media, Calium sрurium, Мatricaria matricarioides, Рolygonum рersicaria, Lamium рurpureum, Solanum nigrum и Тriticum aestivum. Затем семена покрывают слоем почвы толщиной примерно 1,5 см. Когда различные сорняки и культурное растение вырастают до стадии 2 или 3 листьев, на листья равномерно распыляют гербицидный раствор так, чтобы активный ингредиент применялся в заранее заданной концентрации.
Гербицидный раствор приготавливают с помощью разбавления смачиваемого порошка, эмульгируемого концентрата, жидкой препаративной формы или текучего препарата, описанных в приведенных выше примерах препаративных форм, водой и наносят на всю поверхность листьев сорняков и Тriticum aestivum с помощью небольшого опрыскивателя. Через 2 недели после применения гербицидного раствора на основе стандартной шкалы оценок, описанной в примере 1, определяют гербицидные действия на каждый из сорняков и на Тriticum aestivum. Результаты показаны в табл.6. Номера соединений в табл.6 соответствуют номерам соединений в табл.2.
В
табл. 3-7 используются следующие сокращения: Доза: Доза активного ингредиента, г/ар
ЕС: Еchinochloa crus-galli ежовник
(bacnyardgrass)
SЕ: Setaria viridis щетинник
зеленый
(green foхtail)
ЕL: Еleusine indica эмузина индий-
ская
(goosegrass)
DI: Digitasia adscendens росичка кро-
вянка
(large
crabgrass)
РА: Рanicum dichoto-
miflorum просо осеннее
(fall рanicum)
АВ: Аbutilon theoрhrasti лимнопарие
(velvet leaf)
АМ: Аmaranthus lividus
деминда
(livial amaranth)
РО: Роlygonum longisetum горец
(рersicasia blu-
mei gross)
ХА: Хanthium strumarium дурнушник
(cocklebur)
СY:
Сyрerus esculentus
ZE: Zea mays осока желтая
(yellow nutseage)
VЕ: Veronica рersia кукуруза
(corn)
SТ: Stellaria media вероника пер-
сиди
GА: Galium sрurium (birdsuse sрee-
dwell)
МА: Мatricaria matrica- звездочка
rioides (chickweed)
РР: Роlygonum рersicaria подморник
(catchweed)
LA:
Lamium purpureum матрикария
(рineaррleweed)
SО: Solanum nigrum горец
(ladysthumb)
яснотка красная
(red deadnettlc)
ТR: Тriticum aestivum
паслен
черный
(black nigthsha-
de)
пшеница
(wheat)
В табл.3 и 4 сравнительными соединениями являются следующие:
Сравнительное соединение А:
Артезин
В табл. 4 и 6 также приводятся данные сравнительного анализа с соединениями по патентам Японии N 60-51175, США N 4063925 и Японии N 56-61358. Что касается патента Японии N 56-61358, то заявитель не располагает сравнительными данными, касающимися конкретных соединений, описанных в нем, и в соответствии с этим приводит сравнительные данные, касающиеся соединения, подобного соединения (контрольный пример F), описанным в этом патенте.
Из приведенных данных ясно видно, что гербицидная активность соединений по настоящему изобретению много выше активности соединений сравнения.
Использование: в сельском хозяйстве в качестве гербицидов. Сущность изобретения: производные 4-бензоилпиразола общей ф-лы 1, где R-C1-C3 -алкильная группа, R′ циклопропил(низшая)алкильная группа, C2-C6 алкинильная группа LOR2, где L-C1-C6 -алкиленовая группа, R2′-C1-C3 -алкильная группа, или группа ZM, где Z определено выше, M 3 6-членная алициклическая группа, содержащая атом кислорода. Реагент 1 производные 5-гидроксипиразола ф-лы 2. Реагент 2: реакционно-способное производное бензойной кислоты ф-лы 3. 5 табл. Структура соединения ф-лы 1, 2, 3 (см. ниже). 1 ил.