噻蟲(chóng)嗪的合成技術(shù)

化工中間體.20.Chemical Intermediate2010年第01期科研開(kāi)發(fā)噻蟲(chóng)嗪的合成技術(shù)陸陽(yáng)‘陶京朝2周志蓮3(1.信陽(yáng)農專(zhuān)有機化學(xué)教研室,河南信陽(yáng)400;2:鄭州大學(xué)化學(xué)系,河南鄭州450001 ;3.河南科易集團新藥研究開(kāi)發(fā)中心河南信陽(yáng)464000)0摘要:以2.3-二氯丙烯和硫氰酸鈉為起始原料,首先生成中間體2-氯丙烯硫代異氰酸酯()(1)再與芐基硫醇加成,環(huán)合生成中間體2-芐硫基-5-氯甲基噻唑2);(2)與3-甲基4-硝基亞胺-1.3.5-惡=嗪反應生成中間體芐硫基噻蟲(chóng)嗪(3);(3)與氯氣反應生成目標化合物噻蟲(chóng)嗪.合成總收率達到50.6%。研究了噻蟲(chóng)嗪的合成工藝,分析并實(shí)驗優(yōu)化了主要的合成工藝參數。該合成路線(xiàn)原料易得，反應過(guò)程穩定,收率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,有利于工業(yè)化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:.3-.二氯丙晞;芐基硫醇;噻蟲(chóng)嗪;合成中圈分類(lèi)號:TQ453.21文獻標識碼:A文章編號:1672-8114(2010)01-0020-05胃毒、觸殺及內吸活性,用于葉面噴霧及土壤灌根20世紀90年代中后期,外來(lái)入侵害蟲(chóng)B生處理。其施藥后迅速被內吸，并傳導到植株各部.物型:煙粉虱已成為我國許多地區蔬菜作物的主要位,對刺吸式害蟲(chóng)如蚜蟲(chóng)、飛虱、葉蟬、粉虱等有良害蟲(chóng),噻蟲(chóng)嗪(thiamethoxam)是新-代高效、低毒硫好的防效。噻蟲(chóng)嗪使用技術(shù)要點(diǎn):25%噻蟲(chóng)嗪水分代煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑,商品名阿克泰,對溫室白粉虱和散粒劑3.2~4.8g/667m2。B型煙粉虱成蟲(chóng)有優(yōu)良的生物活性和田間防效。國內外報道的噻蟲(chóng)嗪5-4)的合成方法主要有以噻蟲(chóng)嗪于害蟲(chóng)發(fā)生初期施用,速效性比較好,持效下幾種:期達10d以上,具有推廣應用前景。從當今國內種植業(yè)發(fā)展現狀看，特別對于規?；Z食生產(chǎn)過(guò)程中因為各類(lèi)病蟲(chóng)害頻頻滋生危害還必須在很大程Ya度上依賴(lài)農藥,尤其是依賴(lài)化學(xué)農藥的投入使用，N-NO2N -NO2才能真正有效的最大限度的挽回因病蟲(chóng)害危害造成的糧食減產(chǎn)和品質(zhì)下降。我國過(guò)去幾十年的種植業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗證明,農藥的使用對糧食作物、經(jīng)濟.Q-00作物、蔬菜園藝作物的增產(chǎn)增收起到了舉足輕重和保駕護航的積極作用?？梢哉f(shuō)目前以及可以預測到的未來(lái)，化學(xué)防治仍然是綜合防治中的主要O ..9-009m措施，農藥的使用是現代農業(yè)生產(chǎn)上不可或缺的N-NG2N +NO2增產(chǎn)手段。噻蟲(chóng)嗪是1991年由瑞士諾華公司開(kāi)發(fā)的新- -代煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑14。噻蟲(chóng)嗪是一種全新結構的第二代煙堿類(lèi)高效低毒殺蟲(chóng)劑，對害具有O 0-→O g4TM中國煤化工作者簡(jiǎn)介:陸陽(yáng)( 19.7.7)信陽(yáng)農業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校有機教研窒講[.HCN MH C-業(yè)生產(chǎn)的新技術(shù),師。鄭州大學(xué)化學(xué)系碩士學(xué)位，講師從事新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)推廣、有機并對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，從而為其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)教學(xué)和實(shí)驗工作。和應用提供了保證。合成路線(xiàn):*通訊聯(lián)系人.第01期噻蟲(chóng)嗪的合成技術(shù)H2C=q-CH2+ NaSCN 一十H2C-f -CH2- -N=C=S .1.2.2 (2-氯甲基)-二硫代碳酸芐酯的合成cI在裝有溫度計和攪拌器的三口燒瓶中加入0.62mol (83.5g)2- 氯丙烯硫代異氰酸酯, 0.632mol(78.4g)芐基硫醇,適量催化劑0.94g,溶劑,加熱到70Co,攪拌,減壓脫溶,用石油醚重結晶,過(guò)濾,烘干得到晶體0.61mol(158.9g)(2-氯甲基)-二硫代碳酸芐酯,收率為98.6%->-< yon . 90.9< >-0-se riyrora .NaHCO:1.2.3 2-芐硫基-5-氯甲基噻唑的合成(2在裝有溫度計、導氣管和攪拌器的三口燒瓶NH2NHCHs中在氮氣保護下加人0.278mol(72.4g)(2-氯甲基)HN=C-NHNO2 + CHJNH2- 一HN=C -NHINO2 HCOOH + HN-二硫代碳酸芐酯,66.8g碳酸氫鈉,520mL氯苯,N-NO2 .然后保持反應器內溫度在5oC以下,1h內將56.7gSO2Cl,滴加到該混合物中,保溫反應15S17,冷卻,過(guò)濾,固體依次用120mL冰水,180mL氯苯洗滌,抽干,得到0.266mo(68.9g)2-芐硫基-5-氯甲基噻唑,收率為95.6%。-CH,N-NO2;1.2.4 3-甲基-4-硝基亞胺-1,3,5-惡二嗪的合成在裝有電動(dòng)攪拌器、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中將95.8g (0.921mol) 硝基胍加入到73.4g1實(shí)驗部分(1.088mol)甲胺溶液中,加熱,攪拌,在45oC反應1.1 儀器與藥品1h，冰浴冷卻至0oC，過(guò)濾，烘干得到101.9g熔點(diǎn)用X-4數字顯示顯微熔點(diǎn)測定儀,溫度(0.829mol)白色粉狀物甲基硝基胍,含量96%。將計未經(jīng)校正;IR用FT-8000紅外光譜儀(KBr 壓37%甲醛溶液268.9g(3. 32mol)在冰浴冷卻下緩慢片);PE--2400型元素自動(dòng)分析儀,核磁共振氫譜用地滴人甲基硝基胍,加入甲酸溶液,再攪拌1~21,Bruker Avance 500DMX核磁共振儀(TMS 為內標,冰浴冷卻,過(guò)濾,烘干得到126.3g(0.772mol)3- 甲溶劑用CDCI3);日本島津公司LC- -9A高效液相色基-4-硝基亞胺基-1,3,5-惡二嗪，二步收率為譜儀。83.8%。2,3-二氯丙烯,硫氰酸鈉,芐基硫醇,石油1.2.5芐硫基噻蟲(chóng)嗪的合成醚,碳酸氫鈉,氯苯,硝基胍,甲胺，丁酮,乙酸乙在裝有電動(dòng)攪拌器、滴液漏斗和溫度計的四酯,試劑為分析純或化學(xué)純,試劑購自中國醫藥集口燒瓶中加入0.482mol (78.86g)3- 甲基-4-硝基團上?；瘜W(xué)試劑公司.亞胺基-1,3,5-惡二嗪,催化劑,丁酮,升溫,滴加1.2實(shí)驗方法0.554moj (143.5g)2- 芐硫基-5-氯甲基噻唑的丁1.2.1 2-氯丙烯硫代異氰酸酯的合成酮溶液,保溫反應,反應后分層,用乙酸乙酯溶解在裝有溫度計、回流冷凝管和攪拌器的三口瓶底粘稠物,冷卻,過(guò)濾,濾液用無(wú)水硫酸鈉干燥,燒瓶中加入89.5g (0.799mol)2,3- 二氯丙烯和蒸出溶劑，用石油醚萃取,得到0.36mol(136.8g)芐74.4g(0.919mol)硫氰酸鈉,攪拌,加熱,反應一定時(shí)硫基噻蟲(chóng)嗪,收率為74.6%。間后,停止攪拌及加熱,冷卻,靜置,分離出油層,1.2.6 目標化合物噻蟲(chóng)嗪的合成用蒸餾水洗滌至中性,無(wú)水硫酸鎂干燥后,再進(jìn)行中國煤化工和攪拌器的三口燒減壓蒸餾,收集到103.8g(0.771mol)黃色透明油狀瓶中:6mol(108.7g)芐硫基物2-氯丙烯硫代異氰酸酯，收率96.5%，含量J.HCNMHG噻蟲(chóng)榮,50g浴劑，保于溫度在,攪拌,向反應體99.5%。系中通入206g氯氣,過(guò)濾出固體,固體用乙醇,飽化工中間體.22.Chemical Intermediate2010年第01期和食鹽水洗滌,無(wú)水硫酸鎂干燥,得到目標化合物2.32-芐硫基-5-氯甲基噻唑的合成噻蟲(chóng)嗪0.254mol (75.99g)， 收率為88.9%， 含量2.3.1物料比對收率的影響97.5%。表5物料比對收率的影響SO,C: (2:氨甲基)._葫代碗酸芐酯1:1.1 1:13 1:1.5 1:1.7 1:1.92結果與討論收率/%91.693.8 95.6 94.1 93.2.1 2-氯丙烯硫代異氰酸酯的合成2.1.1物料比對收率的影響表1物料比對收率的影響由表5可以看出:當SO2Cl2和(2-氯甲基)-硫氰酸鈉: 23-氯丙烯1:1.05 1:1.10 1:1.15 1:1.20 1:1.25二硫代碳酸芐酯物料比為1:1.5時(shí),收率最佳。2.3.2不同溶劑對收率的影響91.895.2 96.5 963 95.7表6不同溶劑對收率的影響溶劑甲苯四氯化碳氯苯環(huán)已烷由表1可以看出:在相同的反應條件下,當硫氰酸鈉: 2,3- 二氯丙烯物料比為1:1.15 時(shí),收收率%71.490.395.687.2率最佳。2.2.2反應時(shí)間對收率的影響由表6可以看出:改變溶劑,考察反應收率，表2反應時(shí)間對收率的影響當選擇氯苯作溶劑時(shí),收率最大。時(shí)間/t262.4 3-甲基-4-硝基亞胺-1,3,5-惡二嗪的合成92.695.395294.82.4.1反應溫度對收率的影響表7反應溫度對收率的影響由表2可知:隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng),收率不斷增加,當超過(guò)4h后繼續延長(cháng)反應時(shí)間,收率開(kāi)溫度/t708()000始下降,所以當反應時(shí)間為4h,收率最大。81.483.882.781.22.2 (2-氯甲基)-二硫代碳酸芐酯的合成2.2.1反應溫度對收率的影響改變反應溫度,考察反應收率。從表7可以表3反應溫度對收率的影響看出:當反應溫度為80C時(shí),收率最高。2.4.2催化劑對收率的影響溫度C° 5070 75 8C表8催化劑對收率的影響收率1% 91.3 92.7 96.7 98.1 98.6 98.2 97.4化劑無(wú)硫酸鐵 氯化鐵氯化鋁氧化鋁碘化鉀碘化鋅(率/% 45.165.767.2 70.671.480.2 83.8由表3可以看出:反應溫度對收率有明顯影響，溫度低時(shí)催化活性低,不利于反應,溫度高由表8可知:當選擇碘化鋅作催化劑時(shí),收.了則副反應加劇，所以當反應溫度為70時(shí),收率最佳率最高。2.5芐硫基噻蟲(chóng)嗪的合成2.2.2 催化劑用量對收率的影響2.5.1 反應溫度對收率的影響表4催化劑用量對收率的影響表9反應溫度對收率的影響催化劑用量%.4 0.8 1.0 1.2 14 1.6溫度/C°6070 7:875.6 85.8 94.6 98.6 97.5 96.1中國煤化工JrHCNMHG收率。從表9可以由表4可知:當催化劑的用量增加時(shí),收率看出:當反應溫度為65T時(shí),收率最高。大幅度上升,當催化劑用量為1.2時(shí),收率最高。第01期噻蟲(chóng)嗪的合成技術(shù).23.2.5.2反應時(shí)間對收率的影響2.6.1 反應溫度對收率的影響表10反應時(shí)間對收率的影響表15反應溫度對收率的影響時(shí)間t22533.54.5.溫度/C 102030405(收率% 85.4 88.388987.1收率% 67.4 70.6 71.6 73.4 74.6 725 71.3由表10可知:當反應時(shí)間為4h,收率最大。改變反應溫度,考察反應收率。從表15可以5.3物料比對收率的影響看出:當反應溫度為30C時(shí),收率最高。表11物料比對收率的影響2.6.2反應時(shí)間對收率的影響惡二嗪:芐表16反應時(shí)間對收率的影響基噻唑鹽1:1.05 1:1.10 1:1.15 l:1.20 1:1.25 1:1.30時(shí)間/t4.5收率/970.2 73.8 74.6732 718 70.6收率19% 84.687.588.988.7改變物料比,考察反應收率。從表11可以看出:當物料比為1:1.15 時(shí),收率最高。改變反應時(shí)間,考察反應收率。從表16可以5.4不同縛酸劑對收率的影響看出:當反應時(shí)間為4時(shí),收率最高。表12不同縛酸劑對收率的影響3結論縛酸劑三乙胺碳酸氫鉀 碳酸鉀 氫氧化鉀 氫氧化鈉3.1筆者以2,3-二氯丙烯和硫氰酸鈉為起收率/% 39.757.374.657.459.6始原料,首先生成中間體2-氯丙烯硫代異氰酸酯(1),(1)再與芐基硫醇加成,環(huán)合生成中間體2-芐由表12可知:當選用碳酸鉀作縛酸劑是時(shí)，硫基-5-氯甲基噻唑(2);(2)與3-甲基-4-硝基收率最佳。亞胺-1,3,5-惡二嗪反應生成中間體芐硫基噻蟲(chóng)5.5 不同溶劑對收率的影響嗪(3);(3)與氯氣反應生成目標化合物噻蟲(chóng)嗪，合表13不同溶劑對收率的影響成總收率達到50.6%。，3.2該路線(xiàn)操作簡(jiǎn)單,各步收率高,無(wú)特殊溶劑甲醇乙醇甲苯環(huán)已烷二氯乙烷氯仿丙酮丁酮設備要求,原材料立足國內市場(chǎng),易于工業(yè)化,具收率/% 51.6 62.7 63.1 63.864.774.6 70.1 70.3有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值,是比較理想的合成方法。它的工業(yè)化生產(chǎn)緩解了國產(chǎn)殺蟲(chóng)劑不足、市場(chǎng)短缺的考察不同溶劑對反應收率的影響,從表13可矛盾,節約了外匯,具有較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效以看出:當用氯仿作溶劑時(shí),收率最高。益。5.6催化劑對收率的影響3.3 在我國推進(jìn)節能減排,發(fā)展綠色農藥是表14催化劑對收率的影響當前擴內需、保增長(cháng)、惠民生的重要舉措,也是化解資源環(huán)境瓶頸制約的長(cháng)遠之計。堅持節約資源、催化劑四丁基硫酸聚乙二醇芐基三乙四丁基四丁基保護環(huán)境,把推進(jìn)節能減排、建設生態(tài)文明作為應氫胺基氯化胺溴化胺氯化胺對國際金融危機、促進(jìn)經(jīng)濟平穩較快發(fā)展的重要收率/% 61.772.673.172.8任務(wù),加快發(fā)展資源消耗低、環(huán)境污染少、經(jīng)濟效益好的綠色產(chǎn)業(yè),培育新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn),節能環(huán)?？疾觳煌呋瘎Ψ磻章实挠绊?從表14中國煤化工既重視節能環(huán)保產(chǎn)可以看出:當用四丁基溴化胺作催化劑時(shí),收率最品生YHCN MH C節能環(huán)保技術(shù)改造高。傳統產(chǎn)業(yè),大刀推進(jìn)較不創(chuàng )新,廣泛推廣應用新技2.6噻蟲(chóng)嗪的合成術(shù)新產(chǎn)品新服務(wù),逐步構建綠色產(chǎn)業(yè)結構,拓展新化工中間體.24●Chemical Intermediate2010年第01期的發(fā)展空間,實(shí)現節約發(fā)展、清潔發(fā)展、高效發(fā)展。2000,22(1): 60~62.把產(chǎn)業(yè)做大做強,形成新的競爭優(yōu)勢。[11] G Beck. H Heitzer Preparation of 2-chlorine -5- -horomehlthia-zoleP]. Us 4748243, 1988 -05-31.參考文獻[12]M Decker Process for preparing 2- chorine -5- chomethylthiazole[1]程霞.第二代煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑噻蟲(chóng)嗪的開(kāi)發(fā)[I]. 世界農藥,001,23[PI. US 6214998,2001-04-10.(4):17-25.[13] P Thomas. Process for a 2-chlorine-5- chloromethylthiazole com-[2范文政,程志明,顧保權,等.殺蟲(chóng)劑新品種噻蟲(chóng)嗪的合成研究[]pound [P]. US 6187927 ,2001-02-13.上?；?2002,(15):25-27.[14] U Kraatz Proceas for the preparing of 2- chlo-[3]張- -賓.世界農藥新進(jìn)展[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.rine- 5-chloromethyhiazole[P] US5679796, 1997-10-21.[4]吳建,顧健松,張海濱,等.2-氯-5-氯甲基噻唑合成改進(jìn)[].浙江[15]趙月榮.我國目前替代高毒農藥品種及配套技術(shù)綜述[].農藥科化工206,37(10):1~3.學(xué)與管理,2009,30(6); 10~12.[5]杜輝. 2-氯-5-氯甲基噻唑的合成方法及其應用I.現代農藥,[16]趙永根.農藥應用實(shí)踐對新農藥創(chuàng )制的啟示0].農藥科學(xué)與管2004,3: 14-16.理,2009,30(6); 23-26.[6]施水兵，杜輝，田昌明. 2-氯-5-氯甲基噻唑的合成方法述評[] [17] 趙地順.相轉移催化原理及應用[M]化學(xué)工業(yè)出版社,2007,5.江蘇化工，2004,3: 19-20.[7]毛春暉，陳燦，黃路. 2-氯-5-氯甲基-1,3-噻唑的合成方法[]收稿日期209.11.04精細化工中間體,200 ,31(4): 5~7.[8] M.德克爾. 2-氯-5-氯甲基噻唑的制備方法[P]. CN1126746C,2003-11-05.[9]S克里奇,C伯格等,制備2-氯-5-氯甲基-1.3-噻唑的方法[P].CN 1190429C,2005- 02-23.[10]李葆奇.新型殺蟲(chóng)劑thiamethoxam 的合成與應用[] 世界農藥，Synthesis of ThiamethoxamLu Yang' Tao Jingzhao Zhang Zhirong(.0ffice of Organic chemistry, Xinyang Agriculture College, Xinyang 46400 Henan Province,China; 2.Chemistry Department ofZhengZhou University , ZhengZhou 450001,China, 3.New Drug Research and DebelopmentCenterHenan KeYi Group, Xinyang46400 Henan)Abstract: Using propylene 2,3 -dichloride and sodium cyanide sulfur as raw material,combine intermiate 2- -chloride propylene sulfide isocyanate (1);(1)through addition with benzylic thiol,cyclization to prepare intermediate 2-benzylic thiolation- 5- chloromethyl thiazole (2);(2)combinewith3-methyl -4 -nitro -aminous- 1.3.5 -oxadiazine to produce thiolation thiamethoxam (3); thiamethoxam wassynthesized from (3) and chlorine. The total yield was 50.6%. The influence of reaction wasinvestigated detailedly in molar ratio, temperature, reaction time and charging -up mode. Optimumreaction condition were as follows: The route is easy to get raw material, stable process, high yield,good quality, applicable for manufacture.中國煤化工Key words: propylene 2,3- -dichloride; benzylic thiol;.MHCNMHG