ПРОИЗВОДНЫЕ (S)-ЭНАНТИОМЕРА 2-БРОМ-5-(2-ХЛОР-4-ТРИФТОРМЕТИЛФЕНОКСИ)БЕНЗОАТА, ОБЛАДАЮЩИЕ ГЕРБИЦИДНОЙ АКТИВНОСТЬЮ Российский патент 1995 года по МПК C07C69/62 A01N37/40 

Изобретение относится к гербицидноактивным (S)-1'-метоксикарбонилэтил 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси) бензоату и (S)-1'-этоксикарбонилэтил 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси) бензоату.

В патенте ФРГ (DE-PS) N 3029728 описаны замещенные дифенилэфирные производные общей формулы I
F₃CO где А представляет собой галоген или цианогруппу;
Х представляет собой водород или галоген;
Y представляет собой водород или галоген;
Z представляет собой кислород или серу;
R представляет собой С₁-С₃ алкиленовую группу, в определенных случаях замещенную С₁-С₄ алкильной группой, и R₁ представляет собой С₁-С₁₀ алкильную группу.

В патенте ФРГ (DE-PS) N 3029728 описано одно индивидуальное, а именно (RS)-1'-этоксикарбонилэтил 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоат, а также его гербицидные свойства. Указано, что это соединение эффективно даже при дозе, в 2 раза меньшей (140 г/га) по сравнению с известным втор-бутил 5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)-2-нитробензоатом. Однако не приводится никакого описания (инструкций) порогового значения селективности в отношении культурных растений.

В указанной выше ссылке не приводится описание способа получения, физических, химических, а также гербицидных свойств обоих соединений по настоящему изобретению, таким образом, эти соединения не были получены и поэтому являются новыми.

Общеизвестно, что постоянно существует необходимость на разработку новых соединений, способных подавлять развитие нежелательной растительности. Целью исследований является в большинстве случаев получение соединений с селективной способностью подавлять развитие сорняков на посевах наиболее распространенных культур, таких как пшеница, маис, рис, соевые бобы или хлопок, а именно неконтролируемый рост сорняков сопровождается значительными потерями урожая, в результате чего доход производителя (фермера) снижается и затраты покупателя становятся выше.

В процессе исследований в области защиты растений было обнаружено, что соединения по изобретению (соединение 1 и 2) обладают значительно более высокой гербицидной активностью, чем (R)-антиподы (D и Е) или (RS)-1'-метоксикарбонилэтил 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси) бензоат (соединение А) или (RS)-1'-этоксикарбонилэтил 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)-бензоат (соединение В), описанные в патенте ФРГ 3029728, или (RS)-1'-этоксикарбонилэтил-5-(2-хлор-4-трифтор- метилфенокси)-2-нитробензоат (соединение С), заявленное в опубликованной заявке на Европейский патент N 002052 AL. Однако пороговые величины селективности соединений по изобретению (соединения 1 и 2) равны аналогичным характеристикам соединений А, В или С.

Гербицидная активность соединений 1 и 2 выше 90% выраженная в г/га, в 3-17 раз выше гербицидной активности рацематов А, В и С и в 4-22 раза выше гербицидной активности R-антиподов Д и Е, соответственно (табл. 1), факт, совершенно неожиданный для специалистов в этой области.

Далее из равенства пороговых значений селективности (см. табл. 2) заключили, что соединения А, В, С, Д и Е являются фитотоксичными, а именно, они опасны для культурных растений в дозе, убивающей сорняки (50,500 г/га), поскольку эта доза существенно выше порогового значения селективности (30-200 г/га) культурных растений. В противоположность соединениям А, В, С, Д и Е оба соединения по изобретению могут быть использованы для уничтожения сорняков на посевах культурных растений, поскольку порог их селективности (50-180 г/га) во много раз превышает дозу (10-40 г/га), требуемую для достижения гербицидной эффективности выше 90%
Зная гербицидную активность и порог селективности соединений 1 и 2 по изобретению, особенно по сравнению с соединениями А, В, С, Д и Е, можно отметить, что необыкновенная гербицидная активность и порог селективности соединений 1 и 2 по изобретению, и кроме того, прекрасная приспособленность этих соединений к использованию в результате сочетания обеих указанных характеристик, что является полной неожиданностью для специалистов, не отмечались у соединений аналогичного строения.

Оба соединения по изобретению можно получить известными способами, а именно путем
а) реакции (S) энантиомера или рацемата эфира молочной кислоты общей формулы III
HO---O-R где R представляет собой метил или этилгруппу, с по меньшей мере стехиометрическим количеством 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоилгалоида, предпочтительно хлорида, желательно в присутствии связывающего кислоту агента; или
в) реакции (S) энантиомера или рацемата алкил 2-галоидпропионата общей формулы IV
Hal--O-R где R представляет собой метил или этилгруппу и Наl представляет собой хлор или бром, с 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)-бензойной кислотой, предпочтительно в присутствии аза-соединия, например 1,5-диазабицикло (5,4,0)-ундец-5-ена (ДБУ) и повторного растворения полученного продукта в том случае, когда один из реагентов представляет собой рацемическое соединение.

При осуществлении описанных реакций можно использовать любой инертный растворитель. Подходящими растворителями являются, например, пентан, гексан, гептан, циклогексан, петролейный эфир, бензин, лигроин, бензол, толуол, ксилол, дихлорметан, дихлорэтан, хлороформ, четыреххлористый углерод, хлорбензол, о-дихлорбензол, диэтиловый эфир, дибутиловый эфир, этиленгликоль диметиловый эфир, тетрагидрофуран, диоксан, ацетон, метилэтилкетон, метилизопропилкетон, метилизобутилкетон, метилацетат, этилацетат, ацетонитрил, пропионитрил, диметилформамид (ДМФ), N-метилпирролидон, диметилсульфоксид (ДМСО), тетраметилансульфон, гексаметилфосфорной кислоты триамид.

Гидроокиси, бикарбонаты, карбонаты и алкоголяты щелочных металлов, а также алифатические, ароматические или гетероциклические амины являются полезными связывающими кислоту агентами.

В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения примерно эквимолярные количества исходных материалов вводят во взаимодействие при температуре от -20^о до температуры кипения реакционной смеси. Предпочтительно раствор 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензойной кислоты или 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоила хлорида по частям добавляют между -20 и 35^оС и после такого добавления реакционную смесь перемешивают при температуре дефлегмации до необходимого превращения. После охлаждения раствор промывают разведенной кислотой, затем разбавленным основанием и водой и, таким образом, разделяют фазы. Целевой продукт можно получить любым известным способом, например, путем выпаривания.

Изобретение также относится и гербицидной композиции, включающей (S)-1'-метоксикарбонилэтил 2-бром-5-(2-хлор-4-трифтор-метилфенокси)бензоат или (S)-1'-этоксикарбонилэтил 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоат в качестве активного ингредиента в количестве 0,01-95 мас. вместе с одним или более твердым и/или жидким носителем (лями), предпочтительно зерна природных или синтетических материалов; и/или с инертным (и) растворителем (лями), предпочтительно ксилол и/или циклогексанон; и при необходимости с поверхностно активным веществом, предпочтительно анионным и/или неионным эмульгирующим или диспергирующим агентом.

Изобретение ниже проиллюстрировано неограничивающими примерами.

В данным ¹Н ЯМР и ¹³С ЯМР, приведенных в примерах, использован метод идентификации, показанный на общей формуле V
F₃COBr
П р и м е р 1. Получение (S)-1'-метоксикарбонилэтила 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоата (соединение 1)
100 мл бензола, 28,6 г (0,2747 моль) метил (S)-лактата / /α /_D²⁰=-8,97^о (ядро)/ и 22,3 мл (0,2747 моль) безводного пиридина смешали в трехгорлой колбе, оборудованной мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником. Смесь охладили до 10^оС и раствор, содержащий 113,7 г (0,2747 моль) 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоилхлорида в 100 мл бензола по каплям добавили при энергичном перемешивании при такой скорости, что температура реакционной смеси оставалась между 10 и 20^оС при внешнем охлаждении. После этой процедуры суспензию перемешивали при 20-30^оС еще 10 ч и затем ее влили в 300 мл 3% -ного раствора соляной кислоты. После разделения органическую фазу последовательно промыли 200 мл 3%-ного раствора бикарбоната натрия, насыщенного хлористым натрием, и затем 200 мл насыщенного водного раствора хлористого натрия. После обезвоживания бензольного раствора надо безводным сульфатом магния растворитель выпарили при атмосферном давлении, а затем с помощью водоструйного насоса. Указанное в названии соединение получили в виде светло-желтого маслянистого продукта с выходом 110,2 г (92,7%).

Мол. м. 481,4. Цвет и форма: светло-желтое масло. n_D²⁰ +9,21^о(с 7,385 бензол). n_D²⁰ 1,5424. Данные масс-спектрографии показывают, что указанное в названии соединение имеет изотропическое отношение характеристики соединений, содержащих один атом хлора и один атом брома. m/t(r,i)=482(280)= F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃(Br)COOCH(CH₃)COOCH₃
480(210)=F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃(Br)COOCH(CH₃)COOCH₃
381(230) F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃(Br)CO
379(1000) F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃(Br)CO
377(710) F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃(Br)CO ¹H ЯМР (СDCl₃): δ 1,52 (д, 3H) 3,65 (c, 3H) 5,22 (к, 1H), 6,77-7,63 млн.д. (комплекс м. 6H).

¹³С ЯМР (СDCl₃): 155,0 (c, C-1) 126-2 (c, C-2) 128,4 (k, ³J (FCCC) 3,6 Гц, С-3), 125,6 (к, ³J (FCCC) 3,6 Гц), 120,1 (с, С-6), 155,0 (с, С-1') 122,1 (с, С-2'), 136,1 (с, С-3') 116,6 (с, С-4'), 133,1 (с, С-5'), 123,1 (с, С-6'), 170,7 (с, СООСН₃), 164,4 (с, СООСН₃), 52,4 (с, ОСН₃), 16,9 (с, СН₃), 70,0 млн. д. (с, СН).

П р и м е р 2. Получение (S)-1'-этоксикарбонилэтила 2-бром-5-(2-хлор-4-трифтор-метилфенокси)бензоата (соединение 2).

100 мл бензола, 10,1 мл (0,1252 моль) безводного пиридина и 14,3 мл (0,1252 моль) этила (S)-лактата // α/_D²⁰ -12^о (ядро)/ поместили в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником. После охлаждения гомогенного раствора до 10^оС к нему по каплям добавили раствор 51,8 г (0,1252 моль) 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси) бензоил хлорида в 100 мл бензола, одновременно перемешивая смесь и обеспечивая внешнее охлаждение для поддержания температуры реакционной среды и дефлегмировали при этой же температуре в течение 6 ч при перемешивании. После охлаждения в реакционную смесь добавили 200 мл 3%-ного раствора соляной кислоты. После кратковременного перемешивания органическую фазу отделили и последовательно промыли 150 мл 3%-ного раствора бикарбоната натрия, насыщенного хлористым натрием, затем 150 мл водного насыщенного раствора хлористого натрия. После обезвоживания бензольного раствора над безводным сульфатом магния растворитель выпарили сначала при атмосферном давлении, а затем под давлением, создаваемым водоструйным насосом. Указанное в названии соединение получили в виде светло-желтого маслянистого продукта с выходом 55,6 г (89,4%). Молекулярный вес: 495,4. Цвет и форма: светло-желтое масло. / α/_D²⁰= +7,77^о (с 5,66 бензол). n_D²⁰ 1,5324.

Масс-спектрографические данные указанного в названии соединения показывают изотропическое отношение, характеризующее соединения, содержащие один атом хлора и один атом брома.

m/e(r.i)=496(230)=F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃(Br)COOCH(CH₃)COOC₂H₅
494(180)=F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃(Br)COOCH(CH₃)COOC₂H₅
381(260) F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃BrCO
379(1000) F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃BrCO
377(710) F₃C(Cl)C₆H₃OC₆H₃BrCO ¹Н ЯМР (СDCl₃): δ 1,23 (т, 3Н), 1,55 (д, 3Н), 4,16 (к, 2Н), 5,24 (к, 1Н), 6,85-7,2 млн.д. (комплекс м, 6Н). ¹³С ЯМР (СDCl₃): 155,0 (с, С-1) 126,2 (с, С-2) 128,5 (к, J(FCCC) 3,6 Гц, С-3), 125,6 (к, J(FCCC) 3,61 Гц, С-5) 120,1 (с, С-6) 155,0 (с, С-1'), 122,0 (с, С-2') 136,1 (с, С-3') 116,5 (с, С-4') 133,3 (с, С-5) 123,1 (с, С-6) 170,2 (с, СООСН, 164,5 (с, СООС₂Н₅) 61,6 (с, ОСН₂) 14,1 (с, СН₃СН₂) 16,9 (с, СН₃) 70,1 млн.д. (с, СН).

П р и м е р 3. Получение (R)-1'-(метоксикарбонил)этила 2-бром-5-(2-хлор-4-трифтор-метилфенокси)-бензоата (соединение Д).

Это соединение получили по методике примера 1 из метила (R)-лактата вместо метила (S)-лактата с выходом 92,7% Мол.м. 481,4. Цвет и форма: светло-желтое масло. / /_D²⁰ -7,83^о (с 4,91 бензол)n_D²⁰ 1,5424.

Масс-спектрометрические данные указанного в названии продукта, данные ¹Н ЯМР и ¹³С ЯМР совпадают с данными (S)-энантиомера, полученного в примере 1.

П р и м е р 4. Получение (R)-1'-этоксикарбонил)этил-2-бром-5-(2-хлор-4-трифтор- метилфенокси)-бензоата (соединение Е).

Это соединение получили по методике примера 2, используя этил (R)-лактат вместо этил (S)-лактата, с выходом 88,7% Молекулярный вес: 495,4. Цвет и форма: желтое масло./α/ _D²⁰ 7,70^о (с 4,96 бензол) n_D²⁰= 1,5352.

Данные масс-спектрометрии, ¹Н ЯМР и ¹³С ЯМР соответствуют данным (S)-энантиомера, полученного в примере 2.

П р и м е р 5. а) Получение эмульгируемого концентрата (20 ЭК), мас.

Соединение 2 20
2-Этоксиэтанол 10
Циклогексанон 35
Эмульсоген ЕL 360 (1) 7
Тенсиофикс СД 5 (2) 3
Ксилол 25
(1) этилоксилированное касторовое масло;
(2) этилоксилированный коксовый спирт.

Эмульсоген ЕL 360 и тенсиофикс СД 5 растворили в смеси 2-этоксиэтанола, циклогексанона и ксилола и затем ввели в смесь соединения 2 и перемешивали раствор в течение 2 ч.

Композиции, содержащие соединение 1, соединения А, В, С, Д и Е можно получить таким же образом.

в) получение эмульгируемого концентрата (35,ЭК), мас.

Соединение 1 35
Циклогексанон 10
Тенсиофикс СД 21 (1) 2
Тенсиофикс В 7453 (2) 8
Ксилол 45
(1) смесь этоксилированного жирного спирта, этоксилированного нонилфенола и их фосфатов;
(2) раствор кальция додецилбензолсульфоната, этоксилированного нонилфенола и этоксилированного-пропоксилированного нонилфенола в н-бутаноле.

Повторили процесс, описанный в пункте а).

Композиции, содержащие соединение 2, соединения А, В, С, Д и Е можно получить аналогичным способом.

П р и м е р 6. Получение микрогранул, мас.

Соединение 2 0,1
Циклогексанон 5,0
Бентонит 94,9
Раствор, содержащий соединение 2 в циклогексаноне, набрызгали на бентонит, предварительно измельченный до частиц размером 50 мкм и помещенный во вращающийся барабан. Перемешивание продолжали в течение 1 ч до тех пор, пока циклогексанон не испарился.

Композицию, содержащую соединение 1, соединения А, В, С, Д и Е можно получить аналогично.

П р и м е р 7. Получение диспергируемых в воде гранул (ДВГ), мас.

Соединение 1 50
Саb-0-Sil M5 (1) 5
Атлокс 4862 (2) 3
Полифон 0 (3) 6
Геропон 1N (4) 5
Каолин 31
(1) аморфная двуокись кремния;
(2) продукт конденсации нафталинсульфоната с формальдегидом;
(3) связующий материал (лигнинсульфонат натрия);
(4) изопропилнафталинсульфонат.

Активный ингредиент смешали в измельченный раствор вместе с аморфной двуокисью кремния, атлоксом 4862 (диспергирующим агентом) и геропоном 1N (смачивающим материалом), а также с каолином. Смесь измельчили таким образом, что часть частиц размером больше 44 мкм диаметром стала меньше 0,5% Смесь смешали в месильной машине с водным раствором полифона О (связующего реагента) и затем с помощью экструдера получили гранулы диаметром 1 мм. Эти гранулы сушили в потоке воздуха.

Композицию, содержащую соединение 2, соединения А, В, С, Д и Е можно получить аналогично.

П р и м е р 8. Биологические испытания.

Гербицидную активность и селективность соединений по изобретению сравнили с родственными по строению (R)-антиподом (соединение Д) и (RS)-1'-метоксикарбонилэтилом 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоатом (соединение А), а также с (R)-антиподом (соединение Е) и (RS)-1'-этоксикарбонилэтилом 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоатом (соединение В) и с имеющимся на рынке (RS)-1'-этоксикарбонилэтилом 5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)-2-нитро-бензоатом (соединение С) как ссылочными (стандартными) соединениями.

В зависимости от вида растений равное количество (20-50) зерен каждого посадили в пластмассовые сосуды для культивирования на глубину 0,5 см, затем почву опрыскали при возникновении необходимости и сосуды содержали при оптимальной температуре и освещении. После достижения сорняками фазы 2-4 настоящих листьев или достижения культивируемыми растениями фазы 3-6 настоящих листьев, соответственно опрыскивание провели растворами с содержанием активного ингредиента 5, 15, 45, 135, 405 или 1215 г/га, соответственно. Оценку провели на 10-ый день после обработки путем определения процента поражения (L. Banki Bioassay, of Pesticides in Laboratory, Akademiai Kiado, Budapest, Hungary, 1978) и определения, таким образом, доз, необходимых для уничтожения 90% сорняков путем использования пробит-анализа (D.I.Finney: Probit-analysis, Cambridge University Press 2nd Ed. 1964). Одновременно определяли порог селективности культивируемых растений, т.е. наивысшую дозу, к которой растения устойчивы. Результаты представлены в табл. 1 и 2:
а) ширина колосистая Amaranthus rehoflexus
в) паслен черный Solanum nigrum
c) портулак огородный Portulaca oleraceae
d) непахучая матрикария Matricaria modora
e) лекарственный паслен Datura shamonium
f) марь белая Сhenopodium album
g) Lamiem purpureum
h) Vida arvensis
i) рис Oryza sativa
j) озимая пшеница Triticum vulgare
k) озимый ячмень Hordeum vulgare
e) соя Glycine soja
П р и м е р 9. Полевые испытания.

Это испытание провели, используя соединения 1 и 2, соответственно по изобретению и ссылочные соединения А, В, С, Д и Е, соответственно на озимой пшенице сорта Аврора на делянках в 20 м² при четырехкратном повторении. Соединения, используемые в этих экспериментах, ввели в композиции, как описано в п.а) в примере 5. На этих делянках были следующие сорняки: Anthemis arvensis, Convolvulus arvensis, Matricaria modora, Veronica hederifolia и Stellaria media.

Опрыскивание проводили 23 марта, когда Stellaria media зацветает, а другие сорняки достигли фазы развития в 10 см. Гербицидная активность указанных композиций определялась в конце 3-ей недели после опрыскивания (L. Banke: Bioassay of Pesticides in the Laboratory, Akademiai Kiado, Budapest, 1978). За исключением Stellaria media 100% сорняков были уничтожены при всех обработках. Важное отличие, касающееся гербицидной активности нa Stellaria media наблюдалось между соединениями по настоящему изобретению и ссылочными соединениями. Stellaria media уничтожалась преимущественно соединениями по настоящему изобретению, в то время как ссылочные соединения были неактивны. Уничтожение Stellaria media на полях, обработанных в дозе 50 г/га ссылочными соединениями, достигало 50% Значительное различие существует между фитотоксичностью по отношению к озимой пшенице у соединений по изобретению и ссылочных соединений.

Данные, полученные на озимой пшенице и Stellaria media приведены в табл. 3.

Использование: в качестве вещества, обладающего гербицидной активностью. Сущность изобретения: продукт ф-лы: 2-Cl-4CF₃-C₆H₃-O-4-Br-3-(COOCH(CH₃)COOR)C₆H₃ где R-метил или этил в виде (S)-изомера. Реагент 1: алкил(S)-лактат. Реагент 2: 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоилхлорид. 3 табл.

Производные (S)-энантиомера 2-бром-5-(2-хлор-4-трифторметилфенокси)бензоата общей формулы

где R метил или этил,
обладающие гербицидной активностью.