氟蟲(chóng)腈的合成研究

山東農業(yè)大學(xué)學(xué)報( 自然科學(xué)版).2009. 40 (1): 145-147Joumnal of Shandong Agricultural University ( Natural Science )氟蟲(chóng)腈的合成研究張昌軍,陳震,曹曉群,姜 洪麗,林曉輝(泰山醫學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,山東泰安271016)摘要:綜述了農藥氟蟲(chóng)腈的合成方法。以2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺和2,3 -二氰基丙酸乙酯為原料經(jīng)五步反應合成該化合物?？偸章蕿?6. 8%。所采用的工藝路線(xiàn)操作簡(jiǎn)單,易于工業(yè)化，且減少了廢酸的處理和高毒性試劑的使用。關(guān)鍵詞:氟蟲(chóng)腈;吡唑;殺蟲(chóng)劑;合成中圖分類(lèi)號:TQ252.1文獻標識碼:A文章編號:1000 -2324(2009)01 -0145 -03STUDY ON THE SYNTHESIS OF FIPRONILZHANG Chang - jun, CHEN Zhen ,CAO Xiao - qun ,JIANG Hong -li, LIN Xiao - hui(Department of Chemistry and Chemical Enineering, Taian Medicat Univernity, Taian 271016, China)Abstract: The synthesis of insecticide fipronil is investigated. The insecticide is synthesized by 2 ,3 - dicyanopro-pionate and 2,6 - dichloro -4 - trifluoromethylaniline in five steps. The total yield reaches 56. 8% based onhis method. The new method has the characteristics of easy operation, tindustrialization, and it is decreased theamaount of the waste acid and usage of hing toxicity recagents.Key words:Fipronil ;pyrazole; insecticide ;synthesis1氟蟲(chóng)腈合成路線(xiàn)的選擇氟蟲(chóng)腈目前多數以5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基) -吡唑(簡(jiǎn)稱(chēng)芳基吡唑腈)為起始原料進(jìn)行合成(。芳基吡唑腈可以由芳胺(2,6-二氣-4-三氟甲基苯胺)或芳肼(2,6-二氯-4-三氟甲基苯肼)為起始原料進(jìn)行合成，由于芳胺路線(xiàn)所用原料2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺和2,3-二氰基丙酸乙酯的合成國內目前研究較多,其生產(chǎn)工藝也已經(jīng)成熟,來(lái)源較為豐富,且該路線(xiàn)操作簡(jiǎn)單、步驟少(僅有兩步),為氟蟲(chóng)腈的吡唑中間體芳基吡唑腈合成的主要研究路線(xiàn)。由芳基吡唑腈合成氟蟲(chóng)腈常用的方法有兩種(1)芳基吡唑腈與三氟甲基亞磺酰氯直接反應,- -步合成氟蟲(chóng)腈[)]。CNFgcS、,CNC1、.CI + FgC-S-Cl - hCI、CCFs中國煤化工收稿日期:2007-9-19基金項目:泰安市科技發(fā)展計劃項目( 20061023) ;泰山醫學(xué)院科研,MYHCNMHG作者簡(jiǎn)介:張昌軍(1956-).男,教授,研究方向為精細有機合成。山東農業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第40卷(2)先由芳基吡唑腈反應生成5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲硫基吡唑,然后經(jīng)間氯過(guò)氧化苯甲酸( MCPBA)或雙氧水等氧化至氟蟲(chóng)腈6.7.8]。,CNFgCS.NCNHNHN-H202 .H2NCaCI，Cl或MCPBACF,CFs路線(xiàn)(1)合成收率最高,產(chǎn)品含量也相當高,但制備三氟甲基亞磺酰氯的設備防腐要求較高,另外此方法因專(zhuān)利保護問(wèn)題近幾年內國內廠(chǎng)家將無(wú)法應用。路線(xiàn)(2)中的中間體5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基) -4-三氟甲硫基吡唑也可以由多種方法得到,如由三氟甲基硫氯與芳基吡唑腈直接反應合成,由于CFySX的毒性極高,且實(shí)驗采用的CF,SCI為氣體,因此,操作過(guò)程不便。另一種方法是先形成雙硫代物,再用毒性較小的鹵代烷CF, Br斷鍵形成三氟甲基硫代物,減少了方法中CF,S X的高毒性問(wèn)題。雙硫代物的形成可以由芳基吡唑腈與硫氰化鹽反應先生成5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基) -4-硫氰基吡唑,再在堿性條件下縮合而的。也可由芳基吡唑腈與S2Cl2反應直接得到。其中后-種路線(xiàn)操作較為簡(jiǎn)便。2氟蟲(chóng)腈的合成2.1試劑與儀器儀器: WRS- 1B型數字熔點(diǎn)儀、IR PRESTIGE21型紅外分光光度計，PMX - 60型、Varian INOVA -300型核磁共振儀。試劑:2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺、2,3 -二氰基丙酸乙酯(南京昆玥化工有限公司);二氧化硫(自制) ;亞硝酸鈉、冰醋酸、硫酸、鹽酸、濃氨水、二氯甲烷、石油醚.無(wú)水硫酸鈉,乙腈、-氯化硫,氯苯、無(wú)水乙醇、DMF、甲酸鈉、三氟溴甲烷、甲苯、間氯過(guò)氧苯甲酸(均為AR)。2.2合成方法合成路線(xiàn)如下:NH2COOEtcI 1.NaNOzH2SOs,N=N-C-CH2CN NH3r -CN2. CNCH2CHCNCOOC2HsFsC"^ ^CCFgFzC°^cQ1))IC、cFyCs、FyCS^NH2 H2N'SzCbY ,CI CICFjBrMCPBAH2N'CI -cIyCICF中國煤化工6)2.2.1 5-氨基-3-氰基-1- (2,6-二氯-4-三氟甲,YHCN M H G繞瓶中,加人亞硝酸鈉3.5 g,在冰浴中滴人混酸(濃硫酸:冰乙酸=1:1(V/V)) ,攪拌15 min得到稀糊狀物,加入2,6-二氯第1期張昌軍等:氟蟲(chóng)腈的合成研究●147●對三氟甲基苯胺溶液30 mL (10 g溶于冰乙酸) ,滴加完畢,升溫至55 C,保持30 min。冷卻,保持15 C以下滴入2,3-二氰基丙酸乙酯溶液25 mL (6.6 g溶于冰乙酸) ,滴加完畢,繼續攪拌15 min,減壓蒸去大部分乙酸,加人水,用二氯甲烷提取,以飽和氯化鈉溶液洗滌,減壓除去部分二氯甲烷,在得到的偶氮中間體(2)粗品的二氯甲烷溶液中加濃氨水30 mL,在10 C下快速攪拌3 h。得到深棕色混合物。靜置,分出下層二氯甲烷層,水層以二氯甲烷提取,合并有機層,飽和氯化鈉溶液洗滌,干燥,蒸去溶劑后,得棕紅色粘稠物。石油醚熱抽提后,室溫下放置很快結晶，得12.7 g淡黃色晶體(3) ,收率91.4%。產(chǎn)品熔點(diǎn):142 ~143 Cl9。IR( KBr ,cm -1 )v:3399 ,3329(N - H), 2249(C= N) ,1321(C- CF3)。'H NMR( CDCIz,)8: 7.79(s, 2H), 6.06 (s, 1H),3.79 (s, 2H)。2.2.2 5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)-4-三氟甲硫基吡唑(5)的合成 室溫下,在將含(3)19.0 g的氯苯和乙腈混合溶液中加入一氯化硫4.0 go將反應液的溫度升到35 C ,保持0.3 h?；旌衔镌?0 C減壓下除掉氯化氫,然后加熱到80 C保持1 h。冷卻后,加入氨水調節pH值到6.5 ~7.0,冷卻到5 C ,過(guò)濾產(chǎn)品,用氯苯、乙腈混合液洗滌,真空干燥后得雙硫代物(4)粗品16.8g。將所得16.8 g雙硫代物(4) .7.6 g甲酸鈉和70 mL DMF ,投入高壓釜中,攪拌下用N,趕盡空氣后通入CF,Br10g,在45 C下反應1.5 h,反應時(shí)同時(shí)通人SO2約2 g,繼續反應1 h后,放氣,減壓除去DMF ,加水攪拌過(guò)濾,真空干燥后得目標化合物(5)18.2 go兩步反應總收率73. 1%。產(chǎn)品熔點(diǎn):169 ~171心川。IR( KBr,cm~' )v:3425 ,3331(N - H) ,2249(C=N)。'H NMR( CDCl,)8: 7.81(s, 2H) ,4.26 (s, 2H)。2.2.3氟蟲(chóng)腈的合成 將產(chǎn)品(5)10.0g溶解于二氯甲烷中 ,在15 C下分批加入間氯過(guò)氧苯甲酸17.3g,'快速攪拌40 h。反應完畢后用飽和碳酸氫鈉溶液洗滌,再用水洗2次,無(wú)水硫酸鈉干燥。蒸干溶劑得白色固體8.9g,收率85.0%。用V(甲苯):V(石油醚) =4:1重結晶。得白色針狀晶體。熔點(diǎn)200 ~201C河。IR( KBr ,cm-' )u:3437 ,3343(N-H), 2250(C= N),,1321(C -CF3)。' H NMR( CDCI, )8ppm: 5. ●14(s,2H) ,7.83(s,2H)。3結果與討論在公布的5-氨基-3-氰基-1- (2,6-二氯-4-三氟甲基)吡唑合成文獻中,在合成其偶氮中間體時(shí)不除去乙酸,直接進(jìn)行萃取。這種工藝消耗萃取劑較多且得到的含水廢乙酸不易處理,另外偶氮中間體在乙酸中溶解度較大，導致反應收率降低。改進(jìn)后的工藝臧輕了廢乙酸的處理難度和萃取劑的使用量,并提高了收率。本工藝路線(xiàn)避免了毒性極高的氣體CF,SX和三氟甲基亞磺酰氯的使用,合成過(guò)程對設備要求不高,易于工業(yè)化。3結論本路線(xiàn)以2,6-二氯對三氟甲基苯胺為原料,經(jīng)重氮化、環(huán)化、二硫化、三氟甲基化、氧化五步反應合成了農藥氟蟲(chóng)腈,該路線(xiàn)操作簡(jiǎn)單,步驟少,廢酸排放量低,所用的試劑毒性小,便于工業(yè)化生產(chǎn)。參考文獻.[1]柏再蘇.王大翔.新朵環(huán)農藥的研究發(fā)展及合成方法[ M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2004.1-29[2]任青云.賀紅武,馮新民，等.氟蟲(chóng)腈及其中間體的合成研究進(jìn)展[J].農藥, 2004, 43(12) :529 -531[3]林蘇勇,江濤,梁成明新型殺蟲(chóng)劑-氟蟲(chóng)腈的合成[J]. 農藥, 2002, 41(3):19[4]陳展,曹曉群,張昌軍,等5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基)吡唑的合成研究[J] .精細與專(zhuān)用化學(xué)品, 2008,16(9);11-14[5]米歇爾.卡薩多,皮埃爾.勒魯瓦,維爾日妮.佩韋勒.雜環(huán)化合物的亞磺?；椒╗P]. CN: 95100789, 2000 -09 -27[6] Chareau P, ClavelJ L. Process for preparing 4 - riluoroethylsulphinypyraole derivative[P]. WO: 0 130 760, 2001 -05 -03[7] PerinJ C, Vangelisti M. Poese for preparing psiecidianediates[P]中國煤化工[8] Ancel1E, Kaim L E, Gadrus A L. Studies lowards the synthesis of fipronil anoCNMHGnoacid deivative[J].Tetrahed Lett, 2002 ,43:8 319-8321MYH[9] Hawkins D W ,Roberts D A, Wilkinson J H. New proceses for preparing pesticidal intermedists[P]. WO:9 732 843.1997 -09 -12