Производные трикетона

1 Область изобретения Данное изобретение относится к производным трикетона, включая их соли, и гербицидным композициям, содержащим эти производные. Более конкретно, данное изобретение относится к производным трикетона, имеющим специфическую структуру, и их солям, и гербицидным композициям, содержащим эти производные в качестве активного компонента, которые обнаруживают широкий спектр действия по подавлению роста сорняков на пахотных землях при небольших нормах внесения, не вызывая повреждения полевых культур, таких как кукуруза и т.д. Предпосылки создания изобретения Поскольку гербициды являются химикатами,важными для экономии работ по уничтожению сорняков и достижения высокой урожайности, в течение продолжительного времени интенсивно проводились исследования и разработка новых гербицидов, и на практике были использованы многочисленные типы химикатов. Однако, до сих пор остается потребность в новых химикатах, имеющих более эффективную активность по подавлению сорняков, особенно,новых химикатах, которые могут селективно подавлять рост целевых сорняков при небольших нормах внесения, не вызывая повреждения сельскохозяйственных культур. В пахотных землях для кукурузы и т.д. использовали триази-новые гербициды, такие как атразин, и гербициды типа анилидов кислот,такие как алахлор и метолахлор. Однако, атразин не достаточен для подавления роста травянистых сорняков, хотя эффективен для подавления широколистных сорняков. Алахлор и метолахлор, в свою очередь, проявляют низкую подавляющую активность в отношении широколистных сорняков, хотя эффективны для подавления травянистых сорняков. В настоящее время не обнаружен гербицид, который может одновременно подавлять рост травянистых сорняков и широколистных сорняков при нанесении только одного гербицида. Кроме того, вышеуказанные гербициды должны быть использованы в больших количествах и они не приемлемы для окружающей среды. Учитывая вышеуказанные обстоятельства,разработаны и предложены новые производные трикетона, имеющие кольцо тиохромана (WO 97/03064), которые представлены следующим соединением: В WO 97/08164 описаны структурно специфические производные трикетона, имеющие кольцо тиохромана, которые представлены следующими соединениями: Однако предложенные соединения все же имеют недостаточную гербицидную активность,особенно, при обработке листьев травянистых сорняков. Следовательно, целью данного изобретения является предложение новых производных трикетона, имеющих широкий спектр действия по подавлению роста сорняков на пахотных землях при небольших нормах внесения без повреждения сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, и содержащих их гербицидных композиций. В результате экстенсивных исследований для достижения вышеуказанных целей, обнаружено, что новые производные трикетона, представленные формулой (I) , или их соли предотвращают рост различных сорняков пахотных земель при небольших нормах внесения без повреждения сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза. Данное изобретение выполнено на основании этого открытия. Таким образом, первым объектом данного изобретения является производное трикетона,представленное следующей формулой (I), или его солиY3 представляет водород или C1-С 6 алкил;R1, R2, R3 и R4, каждый независимо, представляет водород, C1-C4 алкил или фенил, причем R1 или R2 необязательно соединяются с R3 или R4 с образованием двойной связи в молекуле, когда р равно 1; и Х представляет атом группы кислорода или группу, представленную следующей формулой: где R5 и R6, каждый независимо, представляет водород, C1-C4 алкил или фенил. Далее эти производные трикетона и их соли будут вместе обозначены как "производные трикетона". Вторым объектом данного изобретения является гербицидная композиция, содержащая производные трикетона формулы (I) и/или их соли в качестве активных компонентов. 3 Предпочтительный вариант данного изобретения Производные трикетона данного изобретения описаны впервые. Производные трикетона данного изобретения представлены формулой В формуле (I) Y представляет C1-C4 алкил,галоген или C1-С 4 галогеналкил. Примеры C1-C4 алкила включают метил, этил, пропилы, такие как н-пропил и изопропил, и бутилы, такие как н-бутил и изобутил. Примеры галогена включают в себя фтор, хлор, бром и иод. Примеры C1C4 галогеналкила включают вышеуказанные алкилы, замещенные от 1 до 9 атомами галогена, такие как -СН 2 Сl, -СНСl2, -ССl3, -CH2F,-CHF2, -СF3, -ССl2 СН 3, -СF2 СН 3, -CH2CH2F,-CH2CH2CHF2,-CF2CF3,-CH2CH2CHCl2,-CH2CH2CH2CH2F,-CH2CH2CH2CH2Cl,-CH(СН 3)СН 2 Сl,-CH(CH3)CH2F и-СН(C2H5)CH2F. Среди этих заместителей в качестве Y1 предпочтительны метил, хлор и -СF3 и более предпочтителен метил.Y2 представляет водород, C1-C4 алкил или галоген. Примеры C1-C4 алкила и галогена такие же, как примеры для Y1. Y2 предпочтительно представляет водород, метил или фтор и более предпочтительно водород или метил. Y2, представляющий C1-C4 алкил или галоген, может быть связан либо в положении 7, либо в положении 8, предпочтительно в 8-положении кольца тиохромана.Y3 представляет водород или C1-C6 алкил. Примеры C1-C6 алкила включают метил, этил,пропилы, такие как н-пропил и изопропил, бутилы, такие как н-бутил и изобутил, пентилы,такие как н-пентил, и гексилы, такие как нгексил. В качестве Y3 предпочтительны водород,метил или этил. Индекс "n" представляет число атомов кислорода, связанных с атомом серы, и равен 0, 1 или 2. Сера образует сульфид, когда n равно 0,сульфоксид, когда n равно 1, и сульфон, когда n равно 2. Индекс n предпочтительно равен 2, т.е. предпочтителен сульфон. Индекс р равен 0 или 1. Кольцо (гетеро)циклического дикетона, связанное с кольцом тиохромана, представляет собой пятичленное кольцо, когда р равно 0, и шестичленное кольцо,когда р равно 1. Индекс р предпочтительно равен 1, т.е. кольцо (гетеро)циклического дикетона, связанное с кольцом тиохромана, предпочтительно, представляет собой шестичленное кольцо. 4 ной связи. R1, R2, R3 и R4, каждый предпочтительно, представляют водород или метил, и более предпочтительно, водород. Х представляет атом группы кислорода или группу, представленную следующей формулой: Примеры атома группы кислорода включают кислород и серу. R5 и R6 в алкилиденовой группе, представленной вышеуказанной формулой, каждый независимо, представляют водород, C1-4 алкил или фенил. Примеры C1-C4 алкила такие же, как примеры для Y1. X, предпочтительно, представляет собой кислород или группу, представленную следующей формулой: где R5 и R6, каждый независимо, представляют водород или метил. Производные трикетона, представленные формулой (I), можно таутомеризовать, как показано ниже. Следующие таутомеры включены в состав производных кетона данного изобретения: В вышеприведенных формулах Y1, Y2, Y3,n, р, R1, R2, R3, R4 и Х такие, как определено в формуле (I). Производные трикетона, представленные формулой (I), представляют собой кислотные вещества и могут быть легко превращены в соли обработкой основанием. Образованные таким образом соли также включены в объем данного изобретения. Известные основания можно использовать без конкретного ограничения. Примеры оснований включают органические основания, такие как амины и анилины, и неорганические основания, такие как соединения натрия и соединения калия. Примеры аминов включают моноалкиламины, диалкиламины и триалкиламины. Алкилом в алкиламинах обычно является C1-C4 алкил. Примеры анилинов включают анилин,моноалкиланилины и диалкиланилины. Алкилом в алкиланилинах обычно является C1-C4 алкил. Примеры соединений натрия включают гидроксид натрия и карбонат натрия. Примеры соединений калия включают гидроксид калия и карбонат калия. Из вышеуказанных оснований предпочтительны соединения натрия, соединения калия и триалкиламины. 5 Производные трикетона данного изобретения можно получить, например, следующим способом:(II), подвергают взаимодействию с галогенирующим агентом для получения соединения,представленного формулой (III), которое затем подвергают взаимодействию с соединением,представленным формулой (IV), для получения соединения, представленного формулой (V). Затем соединение (V) перегруппировывают в производные трикетона, представленные формулой (I). Соединение (V) можно также получить взаимодействием соединения (II) с соединением (IV) в присутствии дегидратирующего агента, такого как дициклогексилкарбодиимид(в дальнейшем обозначен аббревиатурой DCC). Каждая стадия этого способа описана детально ниже. Стадия (а) На стадии (а) соединение (II) подвергают реакции с галогенирующим агентом для образования соединения (III). В качестве галогенирующего агента можно использовать, например,тионилхло-рид, оксихлорид фосфора и т.д. Галогенирующий агент обычно используют в эквимолярном или большем количестве по отношению к соединению (II). Реакцию можно проводить в присутствии или отсутствие растворителя. Растворитель, пригодный для использования в этой реакции, практически не ограничен,им может быть инертный растворитель, такой как 1,2-дихлорэтан и хлороформ. Избыточное количество тионилхлорида в качестве галогенирующего агента может служить также в качестве растворителя. Температура реакции стадии 6 кипения реакционной системы или точки кипения растворителя, и более предпочтительно,60 С или около этой температуры. Стадия (b) На стадии (b) соединение (III), полученное на стадии (а), подвергают взаимодействию с соединением (IV) с образованием соединения(V). Соединение (III) и соединение (IV) подвергают взаимодействию, смешивая их в мольном соотношении от 1:1 до 1:3, обычно в присутствии растворителя, инертного для реакции. Примеры растворителя, инертного для этой реакции, включают диоксан, ацетонитрил, бензол,толуол, хлороформ, метиленхлорид и 1,2 дихлорэтан. Можно также использовать двухфазные растворители, такие как смеси водабензол, вода-толуол и вода-хлороформ. Чтобы реакция протекала спокойно, основание, такое как гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат натрия, карбонат калия, триэтиламин и пиридин, можно использовать в эквимолярном или большем количестве по отношению к соединению (III). Температура реакции стадии (b) практически не ограничена, предпочтительна температура от 0 до 60 С, более предпочтительна, от 0 С до комнатной температуры. Стадия (с) На стадии (с) соединение (V), полученное на стадии (b), перегруппировывают в производное трикетона, представленное формулой (I). Стадию (с) проводят, предпочтительно, в присутствии растворителя, инертного для реакции,такого как метиленхлорид, 1,2-дихлорэтан, толуол, ацетонитрил, N,N-диметилформамид и этилацетат. Предпочтителен ацетонитрил. На стадии (с) основание, такое как карбонат натрия, карбонат калия, триэтиламин и пиридин,добавляют в количестве, в 1-4 раза, предпочтительно 1-2 раза, превышающее эквивалентное количество, по отношению к соединению (V). Стадию (с), предпочтительно проводят в присутствии цианида водорода или соединения,способного генерировать цианид-анион в реакционной системе, т.е. так называемого источника цианида, чтобы реакция протекала каталитически и спокойно. Примеры источника цианида включают цианиды металлов, такие как цианид натрия и цианид калия, цианогидриновые соединения низших алкилкетонов, например, цианогидрины C3-C5 алкилкетонов, такие как цианогидрин ацетона и цианогидрин метилизопропилкетона. Когда используют цианид металла,предпочтительно добавление катализатора межфазного переноса, такого как краун-эфиры,в реакционную систему, чтобы реакция протекала более спокойно. Цианид водорода или источник цианида обычно используют в количестве от 0,01 до 0,5 молярного эквивалента, предпочтительно, от 0,05 до 0,5 молярного эквивалента, по отношению к соединению (V). Температура реакции стадии (с) практически не огра 7 ничена и обычно составляет от 0 до 80 С, предпочтительно от 20 до 40 С. Стадия (d) Соединение (V) можно получить также на стадии (d). На стадии (d) реакцию конденсации соединения (II) и соединения (IV) проводят в присутствии растворителя и дегидратирующего агента, такого как DCC, тем самым получая соединение (V). Растворитель, используемый для реакции конденсации, практически не ограничен, пока такой растворитель инертен для реакции. Обычно, предпочтительно, используют ацетонитрил или трет-амиловый спирт. Температура реакции стадии (d) практически не ограничена до тех пор, пока она находится в интервале от 0 С до точки кипения растворителя,предпочтительна температура около комнатной температуры. Пригодными дегидратирующими агентами, помимо DCC, являются 1,1-карбонилдиимидазол (CDI) и 1-(3-диметиламинопропил)-3-этилкарбодиимид (EDC). Дегидратирующий агент используют в количестве от 1,0 до 3,0 эквивалентов, предпочтительно, от 1,0 до 1,5 эквивалента, по отношению к соединению(II)/соединение (IV) от 1:1 до 1:3, предпочтительно, от 1:1 до 1:1,5. Реакция конденсации обычно завершается приблизительно за 8 ч. Однако время реакции подходящим образом выбрано в интервале от 1 до 48 ч, предпочтительно, от 5 до 15 ч, в зависимости от вида соединений (II) и (V). Соединение (V), полученное на стадиях (а) и (b) или стадии (d), обрабатывают на следующей стадии (с), обычно после выделения. Однако, соединение (V) можно обработать без выделения. Соединение (II), которое используют в качестве исходного материала при получении производных трикетона данного изобретения,можно получить способом, описанным в патенте США 5607898, или подобными способами. Соединения формулы (IV) большей частью известны или легко получаются известными способами. Предпочтительные производные трикетона(I) данного изобретения перечислены в таблице 1. Таблица 1 В таблице 1, "8-СН 3" в колонке, озаглавленной Y2, означает, что метил присоединен в 8 положении кольца тиохромана. Далее описаны гербицидные композиции,содержащие производные трикетона данного изобретения. Гербицидные композиции данного изобретения содержат производные трикетона формулы (I) и/или их соли в качестве эффективного компонента. Производные трикетона смешивают с жидким носителем, таким как растворитель, или твердым носителем, таким как тонкоизмельченный минеральный порошок для получения готовых препаративных форм, таких как смачиваемые порошки, эмульгируемые концентраты, дусты и гранулы. Для улучшения эмульгируюших свойств, диспергирующих свойств и распределяющих свойств во время смешивания производных трикетона и носителя, предпочтительно, добавляют поверхностно-активное вещество. В качестве растворителя, служащего в качестве жидкого носителя, обычно используют органические растворители. Конкретно, растворителем могут быть ароматические углеводороды, такие как бензол, толуол и ксилол; хлорированные углеводороды, такие как о-хлортолуол,трихлорэтан и трихлорэтилен; спирты, такие как циклогексанол, амиловый спирт и этиленгликоль; кетоны, такие как изофорон, циклогексанон и циклогексенилциклогексан; простые эфиры, такие как бутилцеллозольв, диэтиловый эфир и метилэтиловый эфир; сложные эфиры,такие как изопропилацетат, бензилацетат и метилфталат; амиды, такие как диметилформамид,и их смеси. В качестве твердого носителя используют тонкоизмельченный минеральный порошок,которым могут быть порошки оксидов, таких как диатомовая земля и гашеная известь; порошки фосфатов, таких как апатит; порошки сульфатов, таких как гипс, и порошки силикатов, таких как тальк, пироферрит, глина, каолин,бентонит, кислая белая глина, белая сажа, кварц и диоксид кремния. Для применения в качестве поверхностноактивного вещества пригодны любые анионные поверхностно-активные вещества, такие как алкилсульфаты, алкилбензолсульфонаты, диалкилсульфосукцинаты и продукты конденсации нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида; неионные поверхностно-активные вещества, 9 такие как алкиловые эфиры полиоксиэтилена,эфиры полиоксиэтилена и алкилфенолов, полиоксиэтиленалкил амины и эфиры сорбитана и жирных кислот; катионные поверхностно-активные вещества, такие как соли алкиламинов и жирных кислот и четвертичные аммониевые соли, и амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как аминокислоты и бетаин. Гербицидные композиции препаративной формы в виде смачивающегося порошка можно приготовить, в общем, смешиванием от 10 до 55 мас.% производного трикетона, от 40 до 88 мас.% твердого носителя и от 2 до 5 мас.% поверхностно-активного вещества. Эмульгируемые концентраты можно получить, в общем,смешиванием от 20 до 50 мас.% производного трикетона, от 35 до 75 мас.% растворителя и от 5 до 15 мас.% поверхностно-активного вещества. Дусты можно получить, в общем, смешиванием от 1 до 15 мас.% производного трикетона,от 80 до 97 мас.% твердого носителя и от 2 до 5 мас.% поверхностно-активного вещества. Гранулы можно получить, в общем, смешиванием от 1 до 15 мас.% производного трикетона, от 80 до 97 мас.% твердого носителя и от 2 до 5 мас.% поверхностно-активного вещества. Кроме производных трикетонов формулы(I) гербицидные композиции данного изобретения могут дополнительно содержать, если необходимо, другой гербицидно активный компонент, известный в данной области, который можно подходящим образом выбрать из феноксигербицидов, гербицидов на основе дифениловых простых эфиров, триазиновых гербицидов, гербицидов на основе мочевины, карбаматных гербицидов, тиолкарбаматных гербицидов, гербицидов на основе анилидов кислот,пиразоловых гербицидов, гербицидов на основе фосфорной кислоты, гербицидов на основе сульфонилмочевины и оксадизиновых гербицидов. Гербицидные композиции данного изобретения могут дополнительно содержать, если необходимо, инсектицид, антибиотик, регулятор роста растений и удобрение. Данное изобретение даже описано более конкретно с помощью следующих примеров получения и примеров гербицидной активности. Однако, не предполагается, что данное изобретение может быть ограничено ими. 10 Пример получения 1. Синтез 1,1-диоксида 6-(1,3-диоксициклогексан-2-ил)-5-метилтиохромана (соединение 1). К суспензии 0,80 г (3,3 ммоль) 1,1 диоксида 5-метилтиохроман-6-карбоновой кислоты в 4 мл 1,2-дихлорметана добавляют 0,29 мл (1,2 экв. 4,0 ммоль) тионилхлорида и суспензию нагревают в течение одного часа и 30 мин при кипячении с обратным холодильником. Избыток тионилхлорида и 1,2-дихлорэтана выпаривают при пониженном давлении, затем добавляют 1,6 мл ацетонитрила. После охлаждения полученной смеси на бане с ледяной водой,к смеси по каплям добавляют раствор, полученный растворением 0,44 г (1,2 экв., 3,9 ммоль) 1,3-циклогександиона и 0,55 мл (1,2 экв., 3,9 ммоль) триэтиламина в 2,4 мл ацетонитрила,смесь затем перемешивают в течение 30 минут на бане с ледяной водой и далее перемешивают в течение двух часов, давая температуре повыситься до комнатной температуры. Затем к реакционному раствору добавляют 0,55 мл (1,2 экв., 3,9 ммоль) триэтиламина и 0,10 мл (0,33 экв., 1,1 моль) цианогидрина ацетона с последующим перемешиванием в течение трех часов при 40 С. После выпаривания ацетонитрила при пониженном давлении к смеси добавляют ледяную воду и 10 мл водного 10% гидроксида натрия, смесь затем промывают метиленхлоридом. После добавления 20 мл концентрированной хлористо-водородной кислоты реакционный раствор экстрагируют два раза метиленхлоридом и сушат над безводным сульфатом натрия. После выпаривания растворителя при пониженном давлении получают 0,88 г (выход 79%) 1,1 диоксида 6-(1,3-диоксициклогексан-2-ил)-5-метилтиохромана. Результаты анализа 1 Н ЯМРH-ЯМР (СDСl3): 1,9-3,1 (м, 10 Н), 2,14 (с,3 Н), 3,2-3,5 (м, 2 Н), 7,08 (д, 1 Н), 7,82 (д, 1 Н). ИК (КВr): 3500, 2990, 1690, 1550, 1300,1135 см-1. Примеры получения 2-13. Синтез соединений 2-13. Таким же образом, как в примере получения 1, за исключением того, что соответствующие карбоновые кислоты использовали вместо 1,1-диоксида 5-метилтиохроман-6-карбоновой кислоты, получали соединения 2-13. Результаты 1 Н ЯМР-анализа и ИК-анализа приведены в таблице 2. В таблице буквы имеют следующие значения: m - мультиплет, s - синглет, d - дублет, t триплет.(Zeaklite, фирменное название Zeaklite Kogyo Ср., Ltd.) в качестве носителя, 1,5 мас.ч. соли алкиларилсульфоновой кислоты (Neoperex,фирменное название Као Atlas Co., Ltd.) в качестве поверхностно-активного вещества и 1,5 мас.ч. неионного поверхностно-активного вещества и анионного поверхностно-активного вещества (Solpol 800A, фирменное название TohoKagaku Kogyo Co., Ltd.), измельчали в порошок и смешивали до однородного состояния для получения носителя для смачиваемого порошка. Каждую гербицидную композицию готовили измельчением в порошок и смешиванием 90 мас.ч. до однородного состояния носителя для смачиваемого порошка и 10 мас.ч. соединения данного изобретения. Таким же способом готовили гербицидную композицию, используемую в качестве сравнительного примера 1,включающую следующее соединение (А). Соединение (А): соединение, описанное в(2) Показатели гербицидного действия и повреждения сельскохозяйственных культур Гербицидное действие и повреждение сельскохозяйственных культур оценивали по следующим показателям, полученным по соотношениям остаточных растений, определяемым с помощью следующего уравнения: Соотношение остаточных растений = (остаточная масса на обработанном опытном участке/остаточная масса на необработанном опытном участке) х 100. Показатели: Гербицидное действие Соотношение остаточных растений (%) 0 от 81 до 100 1 от 61 до 80 2 от 41 до 60 3 от 21 до 40 4 от 1 до 20 5 0 Повреждение сельскохо- Соотношение остазяйственных культур точных растений (%) 100(3) Биологическое испытание (обработка листьев на пахотных землях; гербицидные примеры от 1 до 13 и гербицидный сравнительный пример А). Семена Xanthium strumarium, Abutilonviridis и кукурузы высевали в почву пахотных земель в соответствующие вегетационные сосуды Вагнера 1/5000 ар и покрывали почвой. Вегетационные сосуды выдерживали в теплице для прорастания. Когда растения вырастали до 14 стадии третьего-четвертого листа, листья каждого из растений равномерно опрыскивали водной дисперсией, содержащей количество каждой гербицидной композиции, полученной в примере (1), с нормой нанесения 2000 л/га. Обработанные растения и необработанные контрольные растения выдерживали в теплице в течение 30 дней, после чего на основании критериев, указанных в примере (2), оценивают гербицидное действие и повреждение сельскохозяйственных культур. Результаты приведены в таблице 3. Таблица 3 (опрыскивание листьев) Норма нане- Гербицидное действие сения (г/га) Результаты, представленные в таблице 3,показывают, что гербицидные композиции данного изобретения предотвращают рост различных сорняков на пахотных землях при небольших нормах нанесения без какого-либо повреждения кукурузы. В противоположность этому,соединение (А) проявляет слабое действие в предотвращении роста травянистых сорняков,таких как Digitaria adscendens и Setaria viridis. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Производное трикетона, представленное следующей формулой, или его сольC1-C4 галогеналкил,Y2 представляет водород, C1-C4 алкил или галоген,Y3 представляет водород или C1-C6 алкил,Повреждение сельскохозяйственной культуры кукурузаn равно 0, 1 или 2,р равно 0 или 1,R1, R2, R3 и R4, каждый независимо, представляет водород, C1-C4 алкил или фенил, причем R1 или R2 необязательно соединяются с R3 или R4 с образованием двойной связи в молекуле, когда p равно 1, и Х представляет атом группы кислорода или группу, представленную следующей формулой где R5 и R6, каждый независимо, представляет водород, C1-C4 алкил или фенил. 2. Производное трикетона или его соль по п.1, где n равно 2. 3. Производное трикетона или его соль по п.1, где Х представляет группу, представленную формулой 4. Гербицидная композиция, содержащая производное трикетона и/или его соль по п.1 в качестве активного компонента. 5. Гербицидная композиция, содержащая производное трикетона и/или его соль по п.2 в качестве активного компонента. 16 6. Гербицидная композиция, содержащая производное трикетона и/или его соль по п.3 в качестве активного компонента.