噻虫胺的合成

研究写开发农呙钾孕士管理Pesticide Science and Administration 2010,31(4)噻虫胺的合成陆阳(信阳农专有机化学教研室,河南信阳464000)Synthesis of ClothiandinLu Yang (Ofice of Organic chemistry ，Xinyang Agriculture Collge, Xinyang 464000 HenanProvince, China)Abstract: Using propylene 2,3 -dichloride and sodium cyanide sulfur as raw material, combineintermiate 2 -chloride propylene sulfide isocyanate ( 1) ; clothiandin was synthesized bycataluytic reacting 1- (2- chlorothiazole- 5- -methyl) -2-nitro- aminous- -3-methyl-5-benzylic-sixhydrogen-1,3,5-thiazine (3) using alcolol as solvent; (3) prepared from -1methyl -2 -nitro-aminous- -5- -benzylic -six -hydrogen-1,3,5- -thiazine and 2- -chlorine -5-chloromethyl-1.3-thiazole(2) prepared from ( 1) through chlorination. The total yield was 51.38%. The process mayreduce production cost efectively, the results indicated that the improvement is of remarkableeconomic and social benefits with prospects of being applied extensively.Key words: propylene 2,3- dichloride; synthesis; clothiandin; insecticide摘要:以2,3-二氯丙烯和硫氰酸钠为起始原料,首先生成中间体2-氯丙烯硫代异氰酸酯(1)，(1)经过氯化反应得到2-氯-5-氯甲基-1,3-噻唑(2); (2)与1-甲基-2-硝基亚胺基-5-苄基-六氢-1,3,5-三嗪反应得到1- (2-氯噻唑-5-甲基) -2-硝基亚胺基-3-甲基-5-苄基-六氢-1,3,5-三嗪(3) ; (3)在乙醇溶剂中，催化合成了产物噻虫胺。合成总收率达到51.38%。该工艺可以有效降低生产成本，经济效益和社会效益显著，具有很好的推广应用价值。关键词: 2,3- 二氯丙烯;合成;噻虫胺;杀虫剂中图分类号: S482.3文献标识码: A文章编号: 1002 -5480 (2010) 04- 22-04噻虫胺是新烟碱类广谱、内吸性杀虫剂。甲基)-2-硝基亚胺基-3,5-二甲基_六氢-1,3,5-主要用于水稻、蔬菜、果树等作物，防治半翅三嗪制备产物。第(1)种方法需要通过硅胶分目、鞘翅目、双翅目和某些鳞翅目害虫。目前离柱，后处理困难，产物不易分离，仅限于实国内外报道的合成方法主要有: (1) 2-氯-5-氯验室，产率为67%;第(2) 种方法需要催化剂甲基-1,3-噻唑与N-甲基-N/-硝基-S-甲基异硫和大量溶剂，反应时间较长，温度较高;第脲反应; (2) 2-氯-5-氯甲基-1,3-噻唑与N-甲(3)种方法反应步骤长，反应后副产物较多,基-N/-硝基脲反应; (3) 2- 氯-5-氯甲基-1,3-分离和提纯比较困难，收率和含量均不令人满噻唑与N-硝基- -S- 甲基异硫脲反应，得到1- (2-意。 第(4)种方法中间体不易获得，原材料成.氯-噻唑甲基) -N-硝基-S-甲基异硫脲，再甲本较中国煤化工但是仅仅一步胺化得到产物; (4)通过分解1- (2- 氯噻唑- -5-分解CNMHG修返日期: 2009-12-24-22-农为钟营s誉哩Pesticide Science and Administration 2010,31(4)研究与开发合成方法酸钠溶液，搅拌，静置分层，得到纯品1.25mol1.1 工艺路线(212.8g)，收率95.4%，含量99.5%。1.2.2 1-甲基-2-硝基亚胺基5-苄基-六氢-auno >1,3,5-三嗪的合成在装有电动搅拌器、 滴液漏HICHN斗和温度计的三口烧瓶中将0.772 1mol (80.3g)硝基胍加人到0.912mol (61.52g)甲胺溶液中,加热，搅拌，在45C反应1h,冰浴冷却至0吵,ona+ >=-器0o m过滤，烘干得到白色粉状物甲基硝基胍0.695mol(85.41g)，含量96%。将2.78mol (225.4g) 37%甲醛溶液在冰浴冷却下缓慢地滴人0.695mola(85.41g)甲基硝基胍，加人0.9035mol苄胺和经过摸索。我们采用下列路线设计合成了69mL乙醇,加入催化剂碘化锌0.576g(0.001 8mol),再搅拌1~2h,冷却，过滤，烘干得到0.594mol噻虫胺，该合成方法目前尚未见报道。(146g) 1-甲基-2- 硝基亚胺基-5-苄基-六氢-Bc=f -cn+NsCN→nc=f -an- -N=C=S c.cy-ana1,3,5-三嗪40,含量98.9%。 二步收率为76.86%。1.2.3 1- (2-氯噻唑-5-甲基) -2-硝基亚胺HN-C=NENO:+CHNH -。HN co MHNO:1Ch。gCHOGE-基-3-甲基-5-苄基-六氢-1,3,5-三嗪的合成在装有电动搅拌器、回流冷凝器和温度计的四口烧瓶中将0.482mol (118.43g) 1-甲基-2-硝基E-C~ I0+rcagan- +⑦告--w亚胺基-5-苄基-六氢-1,3,5-(a)三嗪溶于3) CH1 326mLDMF,分批加人19.28g 60%氢化钠到反应体系中，待停止放出气体后,加热到50C，搅拌1h后，向混合液中加人碳酸钾93.6g( 0.689mol)，然后缓慢加入0.627mol ( 106.4g)2-氯-5-氯甲基-1,3-(b)噻唑，溶于531mLDMF1.2 制备方法1.2.1 2-氯-5-氯甲基-1,3-噻唑的合成 在装中，控温反应，在70~80C反 应2~3h,冰浴冷有电动搅拌器、冷凝管和温度计的三口烧瓶中.却，用二氯甲烷提取，用乙酸乙酯萃取，合并将1.45mol (162.4g) 2,3-二氯丙烯溶于乙腈中,有机相7号，用饱和食盐水洗，无水硫酸镁干燥,加入1.54mol (124.5g) 硫氰酸钠，搅拌,加热反得到0.38mol (144.8g) 1-(2- 氯噻唑-5-甲基)-应结束后冷却至室温，静置分出油层，减压蒸2-硝基亚胺基-3-甲基-5-苄基-六氢-1,3,5-三馏得到淡黄色油状液体2-氯丙烯硫代异氰酸酯嗪,收率为78.9%。1.39mol (187.6g)， 收率96.1%。在冰浴冷却下1.2.4 噻虫胺的合成 将0.285mol (108.6g)1-往2-氯丙烯硫代异氰酸酯的乙腈溶液中通人氯(2-氯噻唑-5-甲基) -2-硝基亚胺基-3-甲基-5-气，加人催化剂3.52g (0.011mol) 四丁基溴化苄基-六氢-1,3,5-三嗪加人到适当安装的反应容銨，然后温度控制在40心以下，直至放热停止,器中，加入546mL乙醇和80.7g吡咯烷19-10),搅合成反应结束后，于20C向反应体系中通人氯化拌,在60C反应8h.反应液冷却后,用乙酸乙酯氢气体，冷却至0吣,过滤,得到2-氯-5-氯甲萃取中国煤化工(69.8g),收率基-1,3-噻唑盐酸盐(-1,收率94.5%。 加入5%碳为97.CNMHG一23-研究与开发农药钾孕s管哩Pesticide Science and Administration2010,31(4)2结果与讨论2.3 1- (2-氯噻唑-5-甲基) -2-硝基亚胺基-2.1 2-氯-5-氯甲基-1,3. -噻唑的合成3-甲基-5-苄基-六氢-1,3,5-三嗪的合成2.1.1不同溶剂对收率的影响2.3.1反应温度 对收率的影响表1 不同溶剂对收率的影响表5反应温度对收率的影响溶剂甲苯四氯化碳氧仿乙腈温度C 30-40 40~-50 50-60 60-70 70-80 80~90收率(%)60.481.582.391.6收率(%) 51.8 60.361.774.6 78.9 78.5含量(%)81.7)090.194.5由表5可知，当反应温度为70~-80C时，收率由表1可以看出用乙腈为溶剂最佳。最高。当反应温度低于70C时，收率随着温度地2.1.2不同氯化剂对收率的影响升高而增加，温度过低，造成反应体系能量不.足，影响收率。过高和过低的温度都不利于反表2不同氯化剂对收率的影响应地进行，因此在实验中控制温度在70~80C。氯化剂.三氯氧磷氧化亚砜氯气2.3.2不同溶剂对收率的影响82.484.11.688.790.9表6不同溶剂对 收辜的影响乙醇丙酮二氯甲烷氟仿DMF由表2可知，最佳氯化剂为氯气。因为使用.67.468.269.170.678.9氯气后不仅生成盐酸，而且避免了因使用氯化亚砜带来的大量二氧化硫和使用三氯氧磷带来由表6可知，选用DMF做溶剂最佳。2.3.3 1-甲基-2-硝基亚胺基-5-苄基-六氢-的含磷酸废水。2.2 1-甲基-2-硝基亚胺基-5-苄基-六氢-1,3,5-三嗪(a)和2-氯-5-氯甲基-1,3-噻唑(b)的物料比对收率的影响, 1,3,5-三嗪的合成表7物料比对收率的影晌2.2.1催化剂对对收率的影响ab (mo) 1:1.01:1.2 1:1.25 1:1.30 1:1.35 1:1.40表3催化剂对 收率的影响收率(%) 71.872.8 77.6 78.9 78.8 78.6催化剂无硫酸铁氯化铁氯化铝氧化铝碘化钾碘化锌由表7可以看出，在相同的反应条件下，当收率(%) 42.1 63.7 65.2 71.6 72.4 81.2 85.5物料比从1:1.0增加到1:1.30时，反应的收率逐渐由表3可以看出，使用催化剂碘化锌效果最增大，当继续增加物料比，反而造成收率下降,佳，可以有效地促进反应的发生。因为副反应增加，所以物料比为1:1.30时最佳。2.2.2 N-甲基硝基胍(a) 和苄胺(b) 的物料2.3.4不同缚 酸剂对收率的影响比对收率的影响表8不同缚酸剂对收率 的影响表4物料比对收率的影响碳酸氢氧氢氧缚酸剂三乙胺碳酸钾碳酸钠化钾化钠N-甲基硝基胍(a);1 1:1.1 1:1.2 1:1.3 1:14 .收率(%) 40.862.470.1 68.4 65.3苄胺(b)85.4 85.5 85.3由表8可知，碳酸钾做缚酸剂时，收率最高。95.1 97.4 98.798.9 98.63噻虫胺的合成由表4可知，随着物料比的增加，反应速度3.1反应时间对收率 的影响加快，浓度增大,从而增加收率，当物料比等中国煤化工一于1:1.3时，收率最大，此后继续增大物料比，时间收率有所下降。收率YCNMHG.891.3-24-农丙钾学s营哩Pesticide Science and Adrinistration2010,31(4)研究写开发由表9可以看出，反应时间在8h之前收率提参考文献高较快，8h之后继续延长反应时间则收率明显1 M Decker Process for preparing 2-chlorine- 5-chlorome-下降，这是因为随着反应时间地延长，反应物thylthiazole[P]. US 6214998,2001-04 -10.浓度下降，使得反应物之间地碰撞几率变小，2 P Thomas. Process for a 2-chlorine -5-chloromethythia-zole compound [P]. US 6187927 ,2001-02-13.产率减小。因此从实际生产成本考虑反应时间3 Maienfisch P, Widmer H. Method for producing nitro -控制在8h为宜。guanidine derivatives. US 6252072,2001-06 -26.3.2反 应温度对收率的影响4 YaoJ B, Wang R H. The thiadiazole deribatives used asantiwear extreme pressure additives [J]. Lubricating Oil,表10 反应温度对收率的影响2005 ,20(2): 53~58.温度C607085 Hovsepian T R, Dilanian E R, Engoyan A P, et al. Syn-收率(%) 81.794.797.895.780.6thesis of Substituted 1,2,4- thiazoles and 1,3,4- thiadiazoles[J]. Chemistry of Heteroceyelic Compounds. 2004,40 (9):由表10可知，随着反应温度地升高，收率1194~1198.逐渐增加，升至60C时,达到最大;高于60°C后,6 GLAO DFT13C NMR chemical shifs of 13,4-thiadiazoles收率反而下降，当然反应温度也不能过抵，否[J]. Phosphorus, Sulfur, and Silicon,2007,182:2217~2225.则反应速度太慢，因此适宜的反应温度为60号。7 Shuang Gao, Zuwei Xi. Reaction- Controlled Phase -Tran-4结论sfer Catalysis for Epoxidation of Olefins [M]. Mechanismsin Homogeneous and Heterogeneous Epoxidation Catalysis,以2,3-二氯丙烯和硫氰酸钠为起始原料，首2008,429- 447.先生成中间体2-氯丙烯硫代异氰酸酯(1),8 Morrel A, Placdzek M, Parmley s, Antony s, et al. Nit-(1)经过氯化反应得到2-氣-5-氯甲基-1,3-噻rated Indenoisoquinolines as Topoisomerase Inhibitors:A唑(2); (2) 与1-甲基-2-硝基亚胺基5-苄基-systematic study and Optimization [J]. Med Chem,2007,六氢-1,3,5-三嗪反应得到1- (2-氯噻唑-5-甲50: 4419-4430.基) -2-硝基亚胺基-3-甲基-5-苄基-六氢- 9Cui B. Zheng B L He K, et al lidaole akaloids from1,3,5-三嗪(3); (3)在乙醇溶剂中，催化合Lepidiummeyeni[J]. Natprod ,2003 ,66(8);1101.成了产物噻虫胺，合成总收率达到51.38%。本10 Wang L M,Tian,H,Yao,Y F Shao,J H,et al. Ytter-bium triflate as an eficient catalyst for one- pot synthesis工艺反应条件温和，催化剂制备简单，收率高，of subtituted imidazoles through three - component con-无腐蚀性，无三废污染，符合绿色有机合成的densation of benzil, aldehydes and ammonium acetate[J]. .要求，具有极好的工业化应用价值。Fluorine Chem, 2006, 127: 1570-1573.中国煤化工MYHCNMHG-25一