一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物及其合成方法和用途

摘要

本发明一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物及其合成方法和用途，属有机杀虫类拟除虫菊酯技术领域，该化合物是是一种名为2，3，5，6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2，2-二甲基环丙烷羧酸酯的化合物。其合成方法是以2，3，5，6-四氟-4-甲氧基甲基苄醇和3-乙酰基-2，2-二甲基环丙烷羧酸酯为原料在有机溶剂中，以钛酸酯为催化剂在一定条件下合成该化合物。本发明合成路线简单，工艺条件温和可行，生产成本低，产品收率纯度高，毒性低、易于降解，化合物有极高的击倒和较强的杀伤能力，含本发明化合物的各种组合物降低了杀虫剂活性成分的用量，极大地提高了产品的安全性，是一种高效、低毒的杀虫剂。本发明公开了该化合物和含有该化合物作为活性成分的杀虫组合物在控制害虫方面的用途。

权利要求

1.一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其特征在于：该化合物为2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯，具有下述结构： （A）。

2.根据权利要求1所述一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其特征在于化合物环丙烷1，

3位手性碳原子具有光学异构体R或S，在环丙烷环上还存在几何异构体顺式或反式，化合物包括所有具有害虫防治活性的光学异构体、几何异构体及其混合物。

3.按照权利要求1或2所述的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物的合成方法，包括以下步骤：将3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯与2, 3, 5, 6-四氟-4-甲氧甲基苄醇置于有机溶剂中在钛酸酯催化剂作用下，在反应温度为80～150℃温度，反应时间为4～10小时，合成的产物为2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯（A），所述的有机溶剂为化学结构式中碳原子总数不超过12个的烷烃、苯或烷基取代的苯；

其中3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯与2, 3, 5, 6-四氟-4-甲氧甲基苄醇的摩尔比为1.0～1.3 : 1；其中3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯与钛酸酯的摩尔比为1.0 : 0.01～0.1。

4.根据权利要求3所述的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物的合成方法，其特征是化学名称为3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯的结构式为：式中的X表示碳原子1-6个的直链或支链烷基。

5.根据权利要求3所述的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物的合成方法，其特征在于催化剂为Ti（OR）4，其中R是碳原子数1-4个的烷基。

6.按照权利要求1或2所述一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物的用途，其特征是含有

2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯为活性组分制备的液体乳油或流动性制剂、固体粉剂、颗粒剂或可湿性粉剂、气雾剂或加热熏蒸剂的杀虫剂。

7.如权利要求6所述一种含乙酰基拟除虫菊酯类化合物的用途，其特征是所述的液体、固体或者气雾剂形式的家居卫生杀虫剂包括盘式杀虫香、电热蚊香片、液体蚊香或杀虫气雾剂。

8.权利要求6所述一种含乙酰基拟除虫菊酯类化合物的用途，其特征是所述乳油形式的杀虫剂用作防治果树、蔬菜、植被的棉铃虫、斜纹夜蛾、菜青虫、蚜虫。

说明书

一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物及其合成方法和用途

技术领域

[0001] 本发明一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物及其合成方法和用途，属有机杀虫类拟除虫菊酯技术领域，具体地说是一种名为2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯。本发明尤其涉及该化合物及其合成方法以及在杀虫产品中的用途。

背景技术

[0002] 许多拟除虫菊酯化合物开发用于杀虫用途。例如胺菊酯、丙烯菊酯、氯菊酯等。环丙烷羧酸酯类的拟除虫菊酯类化合物可以用于防治蚊虫，并且具有较高的杀虫活性，已广为人知。已知一些环丙烷羧酸苄酯具有杀虫和/或杀螨活性，如美国专利US4219565。随着这些化合物不断广泛的使用，长期以来衡量杀虫类化合物的指标主要集中在击倒力和杀伤力两方面，随着使用时间的增长，抗性问题也越来越严重。此类杀虫剂常表现出的杀虫效果不足，因此有必要研发一些高效低毒低残留的杀虫剂组分。

发明内容

[0003] 基于对杀虫剂现有状况的认识，本发明的目的：1是优选一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，尤其对蚊、蝇、蟑螂、农田害虫等有极高的击倒能力和杀伤能力的高效、低毒及低残留的杀虫活性组分；2是该化合物的合成制备方法；3是该化合物的杀虫用组合物的制备方法，及其在家庭卫生和农田用药领域的应用。

[0004] 本发明人进行了认真的研究，从而发现了化合物（A）。发现了其生物活性远远高于现有产品中拟除虫菊酯化合物。因此，可以减少用于控制虫的活性成分的总量。这有利于在虫控制中节约成本并且引起很少的环境影响。

[0005]

[0006] （A）

[0007] 本发明提供了一种含有2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯（全国农标委应发明人提出并命名为：乙酰氟菊酯，简称化合物A）的杀虫用组合物（杀虫剂）。该化合物A在杀虫剂活性成分占较低的比例，降低了杀虫剂用量的同时保证了有效的杀虫效果。

[0008] 所述一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其特征在于本发明化合物环丙烷1，3位手性碳原子具有光学异构体R、S，在环丙烷环上还存在几何异构体顺式、反式，本发明化合物包括所有具有害虫防治活性的光学异构体、几何异构体及其混合物。

[0009] 本发明混合物的实施方案包括，例如，下述化合物：

[0010] 结构式（A）所示的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其中环丙烷环上1位的绝对构型是R-构型；

[0011] 结构式（A）所示的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其中环丙烷环上1位取代基和环丙烷环上3位取代基的相对构型是反式构型；

[0012] 结构式（A）所示的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其中环丙烷环上1位的绝对构型是R-构型，环丙烷环上1位取代基和环丙烷环上3位取代基的相对构型是反式构型；

[0013] 结构式（A）所示的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其中包含90%或更多的异构体，其环丙烷上3位的绝对构型为S-构型；

[0014] 结构式（A）所示的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其中包含90%或更多的异构体，其环丙烷环上1位取代基与环丙烷环上3位取代基的相对构型为反式构型；

[0015] 结构式（A）所示的一种含乙酰基拟除虫菊酯化合物，其中包含90%或更多的异构体，其环丙烷上3位的绝对构型为S-构型，环丙烷环上1位取代基与环丙烷环上3位取代基的相对构型为反式构型。

[0016] 本发明还提供了上述含乙酰基拟除虫菊酯化合物的合成工艺，该化合物为2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯，该合成工艺如下：

[0017] 将3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯与2, 3, 5, 6-四氟-4-甲氧甲基苄醇置于有机溶剂中，在钛酸酯Ti (OR)4催化下进行酯交换反应，取样跟踪分析苄醇反应完成后，经处理，脱溶完后产物为本发明的乙酰氟菊酯，即本发明具有上述结构式的化合物2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯；其中，所采用的3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯与2, 3, 5, 6-四氟-4-甲氧甲基苄醇的摩尔比为1.0～1.3 : 1；其中3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯与钛酸酯的摩尔比为1.0 :
0.01～0.1。

[0018] 本发明的合成反应所需要的溶剂环境为有机溶剂，其为化学结构式中碳原子总数不超过12个的烷烃、苯或烷基取代的苯，优选碳原子个数为1-10的烷烃、苯和/或1-6个烷基取代的苯，在本发明的优选实施例中，所述的合成反应所需要的有机溶剂更优选为5-8碳原子的烷烃、苯和/或1-3个烷基取代的苯。例如，该有机溶剂可为脂肪烃，如已烷、庚烷、辛烷；芳香烃，如甲苯、二甲苯；卤代烃，如1，2-二氯乙烷、氯仿等；醚，如二异丙醚等；或上述物质的混合物。

[0019] 所述的化学名称为3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯其结构式为：

[0020]

[0021] 式中的X表示碳原子1-6个的直链或支链烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、正戊基、环戊基和环己基。更优选为甲基或乙基，即为常用的3-乙酰基-2，2-二甲基环丙烷羧酸甲酯或3-乙酰基-2，2-二甲基环丙烷羧酸乙酯。

[0022] 所述的催化剂为Ti（OR）4，其中R为CH3-，C2H5-，C3H7-，C4H9-等烷基的催化剂。

[0023] 上述合成反应的原料在有机溶剂中，反应条件优选反应温度80～150℃，反应时间为4~10小时，在钛酸酯Ti(OR)4催化下，进行酯交换反应，此为本发明的合成反应路线如下：

[0024]

[0025] 本发明的化合物2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯，外观为棕黄色液体，经过红外光谱仪（IR）、气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）、元素分析和核磁共振波谱仪（NMR）四种结构分析仪器进行结构确证。-1 -1 -1

[0026] IR谱图显示υc=o 1750 cm 和1730 cm 处的强吸收峰以及υ-c-o-c-1180 cm-1 -1和1160 cm 的两个强尖峰说明产物中存在酯基的存在；υ-c-o-c-在1070 cm 左右的强-1 -1
宽峰说明有醚键的存在；在2900 cm 左右与1400 cm 左右的特征峰说明υ-CH3, υ-CH2-的-1 -1
存在；υ-Ar-F 在1300 cm 左右的强吸收峰存在。3080 cm-1和3030 cm 有两个强而尖-1 -1
峰为υ-c=c-的伸缩振动引起，1600 cm 与1505 cm 有两个中等强度尖峰υ-c=c-苯环特征峰；

[0027] GC/MS谱图显示该化合物分子量为362.2；

[0028] 元素分析得到C,58.35; H,5.01; F,20.97; O,17.66；1

[0029] NMR谱图证明该化合物中H在结构中的位置如上述结构式所示。NMR(H, CDCl3)δ: 5.38(s, 2H); 4.73(s, 2H); 3.25(s, 3H); 2.05(s,3H); 1.65(d, 1H); 1.22(d,1H); 1.01(s, 6H)。

[0030] 以上四种谱图共同证明该化合物为：2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯，分子式C17H18F4O4。

[0031] 本发明的上述一步法可以满足发明产品质量要求，工艺过程便于控制，工艺条件相对其他合成工艺更加安全，且该工艺原料、工艺路线和废物等处理均简单易行，产品收率高，纯度可达到95%以上，因此，上述合成工艺是本领域一种具有广阔工业应用前景的工艺路线和制备方法。

[0032] 本发明化合物是一种对害虫具有极好的防治作用并且具有合适饱和蒸汽压，在常温及高温下仍然能稳定持续挥发，药效较好，同时能有效降低拟除虫菊酯毒性和生物抗性，对光稳定，对拟除虫菊酯的活性有增强作用结构安全的化合物，对人畜刺激小。

[0033] 以下对本发明所述结构的化合物（A）为活性成分制备成组合物，该组合物包括各种形式杀虫剂，以及对该化合物在杀虫剂中的应用进行举例性质的详细描述，但不属于穷尽举例。

[0034] 本发明的杀虫剂组合物包括本发明化合物和惰性载体，它用通用方法配制。

[0035] 制剂的实例包括乳油、可乳化的浓缩物、可湿性粉剂、流动性制剂（如水乳状液）、粉剂、颗粒剂、气溶胶、加热挥发性制剂（如蚊香，电热蚊香片、液体蚊香）、加热熏蒸剂（如可燃熏蒸剂、化学熏蒸剂、多孔素烧瓷熏蒸剂）、烟雾状制剂（如烟剂、气雾剂）、超低容量（ULV）制剂和毒饵。

[0036] 例如，配制方法如下文所述。

[0037] （1）一种将本发明化合物与固体载体、液体载体、气相载体、毒饵等混合的方法，可选地加入如表明活性剂等的配制辅剂，和配制混合物的方法。

[0038] （2）一种用本发明化合物浸渍一种不包含活性成分的基底材料的方法。

[0039] （3）一种将本发明化合物与一种基底材料混合并形成所述混合物的方法。

[0040] 本发明化合物在本发明的杀虫组合物中的含量依赖于制剂的类型，然而这些制剂通常包含0.001~95 w/w%的本发明化和物。

[0041] 用作制剂载体的实例包括：固体载体如粘土，硅藻土，水合氧化硅，滑石和其类似物，陶瓷，其他无机矿石（石英，云母，活性炭，碳酸钙，蒙脱石）和化学肥料（比如硫酸铵，磷酸铵，硝酸铵，尿素，氯化铵）；液体载体如水，醇（如甲醇，乙醇），酮（如丙酮，甲基乙基酮），芳香烃（如苯，甲苯，二甲苯，乙苯，甲基萘），脂肪烃（如已烷，环己烷，煤油，汽油），酯（乙酸乙酯，乙酸丁酯），腈（如乙腈，异丁腈），醚（如二异丙醚），酰胺（如N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺），卤化烃（二氯甲烷，三氯乙烷，四氯化碳），二甲亚砜，植物油（如大豆油，菜籽油）；和气相载体入flon气，丁烷气，液化石油气（LPG），二甲基乙醚和二氧化碳。

[0042] 表明活性剂实例包括烷基硫酸盐，烷基磺酸盐，烷芳基磺酸盐，烷芳醚，多元醇醚和糖醇衍生物。

[0043] 制剂的其他辅剂实例包括固着剂、分散剂和稳定剂，典型地：酪蛋白、明胶、多糖（如淀粉，阿拉伯树胶，纤维素衍生物），木质素衍生物、皂土和水溶性聚合体（如聚乙烯醇）、聚丙烯酸、BHT（2，6-二叔丁基-4-甲苯酚）和BHA（2-叔丁基-4-甲氧苯酚和3-叔丁基-4-甲氧苯酚的混合物）。

[0044] 蚊香圈的基底材料，例如，是粗植物粉（如木粉和除虫菊榨渣）和粘合剂（如Tabu粉（红楠粉）、淀粉或谷蛋白）的混合物。

[0045] 电热蚊香片的基底材料，例如，是一种压实棉绒的纤维板，或是压实纸浆和棉绒混合物的纤维板。

[0046] 易燃熏蒸剂的基底材料包括，例如，放热剂（如硝酸盐，亚硝酸盐，氯酸钾，硝化纤维，乙基纤维素，木粉），热解激发剂（如碱金属盐，碱土金属盐，重铬酸盐和铬酸盐），氧源（如硝酸钾），助燃剂（如黑素，小麦淀粉），疏松填料（如硅藻土）和粘合剂（合成胶）。

[0047] 化学熏蒸剂的基底材料包括，例如，放热剂（如碱金属硫化物，硫化氢，氧化钙），催化剂（如碳质物质，，碳化铁盒活性粘土），有机泡沫剂（如偶氮二酰胺，苯磺酰肼，聚苯乙烯）和填料（如天然或合成纤维）。

[0048] 非加热挥发性制剂的基底材料包括，例如，热塑性塑料树脂和纸（如滤纸）。

[0049] 毒饵的基底材料包括诱饵成分（如谷物粉，植物油，糖，晶体纤维素），抗氧化剂（如二丁基对甲酚），防腐剂（如脱氢乙酸），用于防止儿童和宠物错误食用的物质（如红胡椒粉），害虫引诱剂香料（如干酪香料，洋葱香料，花生油）。

[0050] 本发明控制害虫的方法是通过将本发明所述的杀虫组合物应用于害虫或害虫栖息地而实现。

[0051] 本发明杀虫组合物的应用方法在下文中列举说明，所述方法根据杀虫组合物的类型或应用地点而适当选择。

[0052] （1）一种使用本发明所述杀虫组合物的方法，其应用到害虫或害虫栖息地。

[0053] （2）一种用溶剂如水稀释本发明所述杀虫剂组合物然后应用于害虫或害虫栖息地的方法。

[0054] 在这种情况下，将配置成乳状浓缩物、可湿性粉剂、易流动制剂等的本发明的杀虫剂组合物稀释，以使本发明化合物的浓度达到0.1~10000ppm。

[0055] （3）一种通过在害虫栖息地加热或在常温下挥发本发明杀虫组合物的一种活性成分的方法。

[0056] 在这些情况下，本发明化合物的剂量根据本发明所述杀虫剂的类型、时间、地点和使用方法、害虫类型、损害等来确定。但是本发明化合物的剂量通常为对于平面应用2 2
1~10000mg/m 或对于空间应用0.1~5000mg/m。

[0057] 本发明所述杀虫组合物可以与其它的杀虫剂、杀线虫剂、土壤害虫控制剂、杀真菌剂、除草剂、植物生长调节剂、驱除剂、增效剂、肥料或土壤调节剂在预先混合或非混合的情况下同时使用。

[0058] 为了便于施用、携带和贮存，本发明的杀虫组合物优选为液态、固态或者气雾剂形式的产品。即，本发明的化合物作为杀虫活性成分可以按照常规方法制备成组合物，即杀虫剂，用于除杀蚊、蝇或蟑螂类害虫。

[0059] 所述的组合物可以是各种形式的杀虫剂，包括盘式杀虫香、电热蚊香片、液体蚊香或气雾剂等形式家庭卫生用杀虫剂。

[0060] 为了确保有效成分完全施放以及较好杀虫效果的前提下减少施用量，提高其稳定性，使施用更加安全环保，经过研究发现，通过上述方法可以制成本发明的杀虫组合物，即本发明的杀虫剂，能保证产品高效低毒低残留的质量技术指标，同时制作成的杀虫剂大大降低杀虫剂活性成分的用量，提高单位组合物的杀虫效果。

[0061] 本发明还提供了上述的组合物在杀虫、驱虫中的应用，本发明所述的“虫”包括蚊蝇、蟑螂、农田害虫棉铃虫、斜纹夜蛾、菜青虫、蚜虫等危害人和动植物害虫，所述的乳油形式的杀虫剂用作防治包括果树、蔬菜、植被的棉铃虫、斜蚊夜蛾、菜青虫、蚜虫多科目害虫。

[0062] 稳定性考察：对多批产品进行了稳定性考察，取样分析结果，未见质量差异，在质量要求技术范围以内。

[0063] 上述实验只是本发明的众多效果实验的一部分，更多的实验数据由于篇幅所限暂欠奉。

[0064] 本发明研究开发一种新的具有自主知识产权的高效含乙酰基拟除虫菊酯化合物，以及提供该化合物的制备方法，对该化合物的要求应该是可用作家庭卫生消灭蚊蝇、蟑螂、农田害虫的高效低毒杀虫剂中的杀虫活性成分，并要求该化合物的合成工艺和工业上的生产方法能提高产品的收率和降低生产的成本，简单、安全，易于工业化推广，减少用药量，提高产品的品质度。下述实验证明，本发明的化学名称为2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄基-3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯，可以达到预期的除虫效果，而且高效、低毒性、安全性好。

[0065] 具体实施方案

[0066] 以下结合实施例说明本发明，但本发明不仅仅局限于以下的实施范围。

[0067] 实施例1.

[0068] 在带有冷凝器回流、搅拌和加热、降温的四口瓶中，加入18.0 g 3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸甲酯和2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄醇22.4 g，加入Ti(OC2H5)4 3 g，甲苯100 g，升温到110 ℃，保温反应4小时，反应结束，降到常温，加入水水洗一次，加入甲苯萃取，合并油层脱溶，回收甲苯，得淡黄色的酯34.2 g，含量96.7 %，收率
91.36 %。

[0069] 实施例2

[0070] 在带有冷凝器回流、搅拌和加热、降温的四口瓶中，加入20.5 g 3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸乙酯和2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄醇22.4 g，，加入Ti(OC3H7)4 6 g，庚烷100 g，升温到120 ℃，保温反应5小时，反应结束，降到常温，加入水水洗一次，加入庚烷萃取一次，合并油层脱溶，回收庚烷，得淡黄色酯34.4 g，含量95.7 %，收率90.94 %。

[0071] 实施例3

[0072] 在带有冷凝器回流、搅拌和加热、降温的四口瓶中，加入加入22.3 g 3-乙酰基-2,2-二甲基环丙烷羧酸丙酯和2,3,5,6-四氟-4-甲氧基甲基苄醇22.4 g，，加入Ti(OCH3)44 g，环己烷100 g，升温到80 ℃，保温反应10小时，反应结束，降到常温，加入水水洗一次，加入环己烷萃取一次，合并油层脱溶，回收环己烷，得淡黄色酯35.0 g，含量95.1%，收率91.94%。

[0073] 应用实施例1.

[0074] 向99.9重量份的玉米淀粉、碳粉和木粉(1 : 2～6 : 3～5)的混合物中加入120重量份的水并混合成形，然后烘干形成线香状线香基材。

[0075] 实施例1的方法制备的化合物在煤油中溶解成浓度为0.04-0.6w/v％溶液。

[0076] 在上述线香基材上均匀滴加4 ml上述溶液，室温下放置约2～5小时即可。

[0077] 得到的产品直径12.0 cm，厚3.5-5 mm，一套两只，一套重约40 g。

[0078] 本发明人以蚊香为例进行了按照GBl3917.4-2009进行药效实验，实验方法为本领域公知的圆桶法，实验结果见下表。

[0079] 表a.乙酰氟菊酯圆桶法药效实验结果（库蚊）（剂型：蚊香）

[0080] NO.1

[0081]序号样品名称 含量(%)wt KT50(min) 24h死亡率(%)
1 乙酰氟菊酯1# 0.06 1.67 100
2 乙酰氟菊酯2# 0.05 2.04 100
3 乙酰氟菊酯3# 0.04 2.54 95
4 四氟苯菊酯 0.10 2.90 85