氟蟲(chóng)腈合成工藝的研究

第7卷第4期現代農藥Vol 7 No 42008年8Modern agrochemicals研究與開(kāi)發(fā)氟蟲(chóng)腈合成工藝的研究趙海云,張華,王靜,徐強,劉繼紅(大連理工大學(xué)精細化工國家重點(diǎn)實(shí)驗室,遼寧大連116012)摘要:以對氣三氟甲苯為起始原料,經(jīng)硝化、氟代制得3,4,5-三氟三氟甲苯,通過(guò)路線(xiàn)選擇,最終選定肼解還原法制得中間體2,6-二氯4三氟甲基苯胺,各步產(chǎn)率均在9%以上.經(jīng)重氮化制得的重氮鹽與2,3-二氰基丙酸乙酯縮合后,在堿性條件下,閉環(huán)制得3-氰基5-氣基1(2,6二氟4三氟甲基笨基)吡唑,再經(jīng)一步反應制得氟蟲(chóng)腈,反應總產(chǎn)率可達38.8%,純度95%,各步產(chǎn)物經(jīng)紅外、質(zhì)譜、核磁表征,證明結構正確關(guān)鍵詞:對氟三氟甲笨;2,6-二氣4三氟甲基苯胺;氟蟲(chóng)腈;結構表征中圖分類(lèi)號:06213;TQ453,2文獻標識碼:A文章編號:1671-5284(2008040017-05Research on the Synthesis Crafts of FipronilZHAO Hai-yun, ZHANG Hua, WANG Jing, XU Qiang, LIU Ji-hong(State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Liaoning Dalian 116012, China)bstract: This article related to a procedure for the preparation of fipronil. Firstly, using p-chlorobenzotrifloride as thestarting material, 3, 4,5-tibenzotrifluoride was prepared by nitrafication and chlorination. Chosing from threemethods, we determined to use hydrazinolysis and hydrogenolysis reduction route to prepare the intermediate2,6-dichloro-4-trifluoromethylaniline. The yield of each step was higher than 90%. After the intermediate becomingdiazonium salt, the salt reacted with ethyl 2, 3-dicyano propionate, and in the presence of ammonia, 5-amino-3-cyano-I(2, 6-dichlorine-4-trifluoromethylbenzyl)pyrazole was obtained by ring-closing reaction. Finally, using one step to achievefipronil. The total yield reached 38.8%, product purity was 95%. The structure of the compound was characterized by IR,HNMR, MS and it proved the structure was correct.Key words: p-chlorobenzotrifloride; 2, 6-dichloro-4-trifluoromethylaniline; fipronil; characterization氟蟲(chóng)腈是一種新型苯基吡唑類(lèi)化合物。它的作得。而CN101070305介紹了以34二氯三氟甲苯為用機理是與昆蟲(chóng)神經(jīng)中樞細胞膜上的y氨基丁酸受原料,先經(jīng)DMF胺化制得二甲基苯胺,再經(jīng)氯氣體結合,阻塞神經(jīng)細胞的氯離子通道,從而干擾中氯化制得中間體2,6-二氯4三氟甲基苯胺。該方法樞神經(jīng)系統的正常功能而導致昆蟲(chóng)死亡。它對半翅需處理未反應完的二甲胺有毒氣體,加之去烷基化目、鱗翅目、纓翅目、鞘翅目等害蟲(chóng)以及對環(huán)戊二過(guò)程中易發(fā)生副反應,使此方法的應用也受到一定烯類(lèi)、菊酯類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑已產(chǎn)生抗性的的限制2害蟲(chóng)都顯示出極高的敏感性。芳基吡唑腈也是合成氟蟲(chóng)腈的重要中間體,目前關(guān)于中間體26二氯4三氟甲基苯胺的制有關(guān)其合成有多種方法,迄今研究得比較深入也備,CN101045709介紹了以4三氟甲基苯胺為原比較成熟的合成工藝路線(xiàn)是由2,6二氯4三氟甲料,經(jīng)氯氣氯化制得2,6二氯4三氟甲基苯胺。該基苯胺出發(fā),先經(jīng)重氮化,再與2,3-二氰基丙酸乙方法步驟簡(jiǎn)單,只需一步,但原料價(jià)格昂貴,不易酯反中國煤化工得芳基吡唑腈收稿日期:200804-07:修回日期:2008-05-16CNMHG作者簡(jiǎn)介:趙海云(1982-),女,山東臨沂人,碩士研究生,主要從事農藥的合成E通訊作者:張華(1962-),男,副教授,研究方向:精細化學(xué)品的合成。Tel:04l1-8899808;E-mail:huazhang@chem.dlut.edu.cn8現代農藥第7卷第4期該方法操作簡(jiǎn)單步驟少(僅有兩步),產(chǎn)率高③。比較困難,不利于大規模工業(yè)生產(chǎn)。方法是由WO9839302介紹了以2,6-二氯4三氟甲基苯肼為芳基吡唑腈出發(fā),先制備雙硫代物,用鹵代烷RX(X原料,與富馬腈反應,再經(jīng)氯化亞銅氧化,氨水=鹵素)打斷SS鍵形成RS鍵,最后經(jīng)三氟乙酸堿性條件下閉環(huán)制得目標產(chǎn)物。該方法步驟復雜,過(guò)氧化氫氧化RS鍵得到目標產(chǎn)物。該方法步驟復產(chǎn)率低。雜,氧化時(shí)間長(cháng)。方法3是由芳基吡唑腈直接與氟蟲(chóng)腈的合成又有三種方法,最早是由芳基吡亞磺?；〈颮S(OX(X=Cl,NMe2,ONa)反唑腈與三氟甲硫基鹵代烷(CF3SCI)反應,再經(jīng)間應,一步合成目標產(chǎn)物。該方法操作簡(jiǎn)單、毒性小、氯過(guò)氧苯甲酸( m-CICAH4COOH)氧化得到目標產(chǎn)副產(chǎn)物少,利于工業(yè)化生產(chǎn)物,由于CF3SCl的毒性極高,且為氣體,使其操作基于上述因素,本實(shí)驗選擇合成路線(xiàn)如下混酸DMF, BaseN(CHNH- NH, H,ORancyNiHoC,Hs乃t Hc-CH-C-oc h NHNH.OHCF- SOCI∠CCN CNHNFCO1實(shí)驗升溫至115℃保持2h,然后在3~4h內降至70℃,最后把反應混合物倒入500g冰水中,過(guò)夜析出黃11實(shí)驗儀器色晶體,用大量水洗至中性,經(jīng)氣相色譜分析,得HPGC6890,HPLC1100,HP68905973MSD,到純度為98%的35二硝基4氯三氟甲苯43g,反Nicolet20DXB紅外光譜儀, Bruker40MNMR,應收率93%~95%,熔點(diǎn)58~60℃。經(jīng)甲醇重結晶,XT4顯微熔點(diǎn)測定儀。得到純度為100%3,5-二硝基4氯三氟甲苯山1.2實(shí)驗步驟IR(cm2)(KBr壓片):3083106,162503,1517768,1213,4,5-三氯三氟甲苯的制備1550.65,1351,131616,1178.12,1147.29,112033,12113,5二硝基4氯三氟甲苯的制備920.40,72251。MS(m/z):2699658,271.9630,在裝有恒壓滴液漏斗、冷凝管和溫度計的250250.9662,239.9839,17.9789,143.098。HmL三頸瓶中加入40mL發(fā)煙硝酸和80mL發(fā)煙硫NM中國煤化工酸,機械攪拌下小心滴入25.5g對氯三氟甲苯,保121CNMHG持反應溫度50~60℃,40min滴加完畢,升溫到在裝有溫度計、通氣管和精餾裝置的反應瓶中80℃,反應1h,再升溫至100℃保持4h后,繼續加入27g干燥的35二硝基4氯三氟甲苯和適量的2008年8月趙海云,等:氟蟲(chóng)腈合成工藝的研究偶氮二異丁腈(或者紫外光照射),升溫至230℃,集150℃餾分,即為2,6-二氯4三氟甲基NN-二通入流速為2.0~30gh的干燥氯氣,反應數分鐘甲基苯胺無(wú)色液體。再將2,6-二氯4三氟甲基后有棕紅色氣體二氧化氮逸出,并有產(chǎn)物流出,反NN-二甲基苯胺置于吡啶的鹽酸鹽中180℃回流應16h,得到粗產(chǎn)物232g,純度98%,收率為4h,冷至室溫后,加入飽和的碳酸氫鈉,洗至中91.8%數批粗產(chǎn)物合并,用10%(ww)氫氧化鈉性,有棕色固體析出。減壓抽濾得到棕色2,6-二水溶液洗滌,再水洗至中性,干燥,158℃下用水氯4三氟甲基苯胺,產(chǎn)率74%。泵減壓精餾(0.85MPa),得到純度99%的無(wú)色液體1.22.3肼解還原法345-三氯三氟甲苯。反應瓶及接收瓶中未反應的原1)肼解反應料分離后循環(huán)使用21?？疾炝藴囟?、時(shí)間、氯氣在200mL高壓釜中加入50g34.5-三氯三氟流量、引發(fā)劑用量對反應的影響。溫度主要考察了甲苯,63g95%水合肼,20mL吡啶。密封后置于190℃、210℃、230℃和250℃,時(shí)間主要考察了4油浴中,加熱至150℃,恒溫磁力攪拌15h。冷卻h、8h、12h、16h和20h反應收率的情況。后將反應液倒入分液漏斗中,分出油層,有機相減IR(cm2)(液膜法):308446,160448,1552.12,壓蒸餾,剩余物用20mL乙醚溶解,用10m×21404.60,133756,1310.31,1265:85,120521,的水洗,經(jīng)無(wú)水硫酸鎂干燥后,蒸去乙醚得到黃色117232,113896,110640,1049.59,881,98,856.56,晶體4.7g,產(chǎn)率95%,熔點(diǎn)55~57℃。81079,717.99,70525。MS(ma):24791822)氫解還原反應2499152,2519125,2289199,2149463,2129484,4.9g2,6-二氯4-三氟甲基苯肼、20mL乙醇和1979212。HNMR(CDCl)8(106):7.642(s,2H)。0.2g瑞尼鎳,依次加入200mL高壓釜中,用氫氣1222,6二氯4三氟甲基苯胺的制備置換釜3次后,沖入05MPa的氫氣,50℃下反應根據文獻報告,設計以下三種制備26-二氯45h。反應完畢后,冷卻至室溫,放空氫氣,濾去催三氟甲基苯胺的方法?；瘎?旋蒸去除乙醇后,加入25mL四氯化碳,通122.1直接氨化法入經(jīng)氯化鈣干燥的氯化氫氣體,瞬間有淡黃色固體在玻璃內襯中加入127gN-甲基吡咯烷酮、50析出,即為2·6-二氯4三氟甲基苯胺鹽酸鹽。抽濾g345-三氯三氟甲苯、0.1106g氟化鉀和0.0735g千燥后加入10%氫氧化鈉溶液處理,得到淡黃色固氯化亞銅,再在液氮冷卻下加入經(jīng)液氮冷卻的液氨體39g,產(chǎn)率92%,熔點(diǎn)34~36℃1IR(cm1"(液10mL。在230℃下反應4h,壓力由40MPa降至.膜法):3501.84,393.81,3078.69,168867,1608.54,38MPa。反應完畢,冷至室溫,將反應液倒入分液155599,1502.77,1422.55,133803,128147,漏斗,加入二氯甲烷和水,靜置分層,分出下層有115427,89971,765.70,68667。MS(m/z)機層,再用二氯甲烷萃取水層兩次,合并有機層,228.9679,230.9655,2329756,2099696,193.9984,再用水洗有機層兩次,有機層經(jīng)無(wú)水硫酸鎂干燥,178.9737。HNMR(CDC3)8106):4.7856,2H),旋蒸得到產(chǎn)品。經(jīng)氣相色譜分析,轉化率98%,得7.449(s,2H)。到目標產(chǎn)品產(chǎn)率68%。1233-氰基5-氨基1-(2,6二氯4三氟甲苯基)吡1222DMF胺化法唑的制備稱(chēng)取100g3,45-三氯三氟甲苯、NN-二甲基在250mL三口燒瓶中,加入7.0g亞硝酸鈉甲酰胺40mL、64g氫氧化鈉加入200mL反應21.2g2,6-二氯4三氟甲基苯胺,冰水浴下逐滴加釜中,置于210℃的油浴中反應3h反應完畢冷入275mL98%濃硫酸和25mL冰醋酸的混合液,卻后,打開(kāi)高壓釜,反應液倒入250m燒杯中,室溫攪拌2h后,慢慢滴入2,3-二氰基丙酸乙酯的加入20mL水清洗高壓釜,合并液轉移至分液漏乙酸溶液(14.0g溶于10mL冰乙酸,室溫反應斗中靜置分層,分出下層有機層,用10mL×25h加入氯仿萃取,分出氯仿層,加入濃氨水調水洗后,無(wú)水硫酸鎂干燥,得到胺化產(chǎn)物2,3-二pH=中國煤化工積棕黑色混合物,氯5-三氟甲基NN-二甲基苯胺和26二氯4三靜置CNMH的水洗,經(jīng)氟甲基NN二甲基苯胺(兩種產(chǎn)品的選擇性為無(wú)水硫腰長(cháng)口,太剝仿后得到棕紅色粘43:57),轉化率91%產(chǎn)品混液經(jīng)減壓精餾,收稠狀物。加入甲苯-正己烷(4:1,wvy)20mL,加現代農藥第7卷第4期熱溶解后,室溫下析出淡黃色晶體。抽濾,得到25.15應不完全,溫度太高,副反應增加,所以,反應最g產(chǎn)品產(chǎn)率85%,熔點(diǎn)169~17℃明。R佳溫度為230℃。反應時(shí)間太短,原料反應不完全,(cm2)(KBr壓片):3417.41,33.45,224.54,反應到16h,反應收率不再增加,表示16h反應完162884,15687,150263,146158,139550,全。確定最佳反應條件為230℃,16h,氯氣流量1383.13,1320.84,1288.83,1212.55,117780,10~15mL/min,引發(fā)劑用量為1%摩爾比)113990,1104,884.34,81823MS(m/z):31998393)針對中間體2,6-二氯4三氟甲基苯胺的制321.9818,3239787,287.0137,285.0160,250.0476。備討論了三種方法。直接氨解法可以實(shí)現原子的最HNMR(CDC3)810):7.782(s,2H),6060s,1H),大利用率,符合現代綠色化學(xué)原子經(jīng)濟性要求,但3.762(s,2H)是反應需在高溫高壓條件下進(jìn)行,且有副反應發(fā)124氟蟲(chóng)腈的制備生,原料轉化率高,但所需產(chǎn)品的收率只有68%將425g3-氰基5氨基1-(2,6-二氯4三氟甲DMF胺化法由于34,5-三氯三氟甲苯的反應活性苯基)吡唑、4.2g對甲苯磺酸二甲胺和26g三氟甲高,所以反應生成2,3-二氯5-三氟甲基N,N-二甲基基亞磺酸鈉懸浮于25mL甲苯中,加入2滴DMF,苯胺和2,6二氯4三氟甲基NN-二甲基苯胺(兩種將混合物用冰水浴冷卻至3℃,滴加29g氯化亞砜,產(chǎn)品的選擇性為43:57),轉化率91%,分開(kāi)兩種保持溫度3~5℃,約10min滴完,撤去冰水浴,產(chǎn)物需減壓精餾。肼解還原法是三種方法中產(chǎn)率最于室溫25℃下攪拌約1h,再將反應混合物于50℃高、選擇性最好的方法。最終路線(xiàn)選擇肼解還原法。下攪拌10h,然后仍在50℃下用氮氣沖洗反應物4)3-氰基5-氨基1-(2,6-二氯4三氟甲苯基)吡約1h后,將反應物冷卻至20℃,用碳酸鈉的水溶唑的制備在室溫條件下進(jìn)行,以冰醋酸作為溶劑液中和至中性,然后放入冰箱,冷卻至4℃左右,避免了CN101045709介紹的以水作為溶劑存在的有棕紅色固體析出,抽濾,濾餅用甲苯和水(5mL溶解性不好的問(wèn)題,同時(shí)保證了重氮鹽的穩定性,×3)洗3次,得到黃色針狀固體,真空千燥,得產(chǎn)且后處理簡(jiǎn)單易操作品344g,產(chǎn)率60%,熔點(diǎn)196~198℃:0。IR(cm2)(KBr壓片):392.94,3321.71,225563結論1642.26,157805,139563,1382.80,1318461)以對氯三氟甲苯為原料,經(jīng)濟適用,簡(jiǎn)單易1207.7,118523,114250,1098.53,1046.05,得,且各步產(chǎn)率都較高,易于工業(yè)化。88279,824.18。MS(m/z):399.8901,401.8898,2)中間體2,6二氯4三氟甲基苯胺的制備突403.8889,397.8931,3539550,2149467,212.9494,破了先氨解再氯代的傳統反應模式,采用先氯代后143.017。HNMR(CDC3)8(10):7792(s,2H),肼解的方法,提高原料的活性,各步產(chǎn)率均在90%39166,2H)以上,總產(chǎn)率可達76%3)中間體3-二硝基4氯三氟甲苯和34,5-三2結果與討論氯三氟甲苯為多種農藥的中間體,應用廣泛。1)考察了以發(fā)煙硫酸和發(fā)煙硝酸組成的混酸和4)3氰基5氨基1(2,6-二氯4三氟甲苯基)吡以濃硫酸和發(fā)煙硝酸組成的混酸進(jìn)行硝化。相同條唑的制備通過(guò)降低反應溫度、延長(cháng)反應時(shí)間的方件下,發(fā)煙硫酸和發(fā)煙硝酸組成的混酸硝化產(chǎn)率可法,避免了升溫操作造成重氮鹽不穩定的情況,同達95%,而以濃硫酸和發(fā)煙硝酸組成的混酸的硝化時(shí)簡(jiǎn)化了實(shí)驗步驟。產(chǎn)率只有85%,部分產(chǎn)品停留在單硝基取代階段5)采用三氟甲基亞磺酸鈉和氯化亞砜代替高2)采用硝化、氯代方法制備345三氯三氟甲毒性的三氟甲基硫氯,操作方便,毒性小,一步反苯,避免了其他方法存在的副反應多、氯化產(chǎn)物復應合成氟蟲(chóng)腈,避免了氧化過(guò)程,且產(chǎn)率高。雜的問(wèn)題,采用精餾柱使沒(méi)反應的原料或反應中間6)在整個(gè)反應過(guò)程中,反應總產(chǎn)率可達物回流到釜內,反應生成的產(chǎn)物不斷蒸出,以減少38.8%生成的氯化物進(jìn)一步發(fā)生反應,這樣得到的產(chǎn)品收YH中國煤化工定步驟。CNMHG率可達918%,純度可達99%同時(shí),考察了溫度和反應時(shí)間對反應收率的影響。溫度太低,原料反1莊夕華敷枝平張東華等一種工業(yè)化生產(chǎn)氨基吡唑的新方法:2008年8月趙海云,等:氟蟲(chóng)腈合成工藝的研究benzene:Us,411040sP]1978-08-29[2]葉武,金甘秋,劉霞,等.一種芳基吡唑腈的生產(chǎn)方法:CN[2]游萊芳,吳建平345三氯三氧甲苯的制備:CN,1251359[P01070305P]2007-11-14[3] 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