噻虫嗪的合成技术

化工中间体.20.Chemical Intermediate2010年第01期科研开发噻虫嗪的合成技术陆阳‘陶京朝2周志莲3(1.信阳农专有机化学教研室,河南信阳400;2:郑州大学化学系,河南郑州450001 ;3.河南科易集团新药研究开发中心河南信阳464000)0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)再与苄基硫醇加成,环合生成中间体2-苄硫基-5-氯甲基噻唑2);(2)与3-甲基4-硝基亚胺-1.3.5-恶=嗪反应生成中间体苄硫基噻虫嗪(3);(3)与氯气反应生成目标化合物噻虫嗪.合成总收率达到50.6%。研究了噻虫嗪的合成工艺,分析并实验优化了主要的合成工艺参数。该合成路线原料易得，反应过程稳定,收率高,产品质量好,有利于工业化生产。关键词:.3-.二氯丙晞;苄基硫醇;噻虫嗪;合成中圈分类号:TQ453.21文献标识码:A文章编号:1672-8114(2010)01-0020-05胃毒、触杀及内吸活性,用于叶面喷雾及土壤灌根20世纪90年代中后期,外来入侵害虫B生处理。其施药后迅速被内吸，并传导到植株各部.物型:烟粉虱已成为我国许多地区蔬菜作物的主要位,对刺吸式害虫如蚜虫、飞虱、叶蝉、粉虱等有良害虫,噻虫嗪(thiamethoxam)是新-代高效、低毒硫好的防效。噻虫嗪使用技术要点:25%噻虫嗪水分代烟碱类杀虫剂,商品名阿克泰,对温室白粉虱和散粒剂3.2~4.8g/667m2。B型烟粉虱成虫有优良的生物活性和田间防效。国内外报道的噻虫嗪5-4)的合成方法主要有以噻虫嗪于害虫发生初期施用,速效性比较好,持效下几种:期达10d以上,具有推广应用前景。从当今国内种植业发展现状看，特别对于规模化粮食生产过程中因为各类病虫害频频滋生危害还必须在很大程Ya度上依赖农药,尤其是依赖化学农药的投入使用，N-NO2N -NO2才能真正有效的最大限度的挽回因病虫害危害造成的粮食减产和品质下降。我国过去几十年的种植业生产经验证明,农药的使用对粮食作物、经济.Q-00作物、蔬菜园艺作物的增产增收起到了举足轻重和保驾护航的积极作用。可以说目前以及可以预测到的未来，化学防治仍然是综合防治中的主要O ..9-009m措施，农药的使用是现代农业生产上不可或缺的N-NG2N +NO2增产手段。噻虫嗪是1991年由瑞士诺华公司开发的新- -代烟碱类杀虫剂14。噻虫嗪是一种全新结构的第二代烟碱类高效低毒杀虫剂，对害具有O 0-→O g4TM中国煤化工作者简介:陆阳( 19.7.7)信阳农业高等专科学校有机教研窒讲[.HCN MH C-业生产的新技术,师。郑州大学化学系硕士学位，讲师从事新产品开发和技术推广、有机并对工艺条件进行了优化，从而为其产业化生产教学和实验工作。和应用提供了保证。合成路线:*通讯联系人.第01期噻虫嗪的合成技术H2C=q-CH2+ NaSCN 一十H2C-f -CH2- -N=C=S .1.2.2 (2-氯甲基)-二硫代碳酸苄酯的合成cI在装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中加入0.62mol (83.5g)2- 氯丙烯硫代异氰酸酯, 0.632mol(78.4g)苄基硫醇,适量催化剂0.94g,溶剂,加热到70Co,搅拌,减压脱溶,用石油醚重结晶,过滤,烘干得到晶体0.61mol(158.9g)(2-氯甲基)-二硫代碳酸苄酯,收率为98.6%->-< yon . 90.9< >-0-se riyrora .NaHCO:1.2.3 2-苄硫基-5-氯甲基噻唑的合成(2在装有温度计、导气管和搅拌器的三口烧瓶NH2NHCHs中在氮气保护下加人0.278mol(72.4g)(2-氯甲基)HN=C-NHNO2 + CHJNH2- 一HN=C -NHINO2 HCOOH + HN-二硫代碳酸苄酯,66.8g碳酸氢钠,520mL氯苯,N-NO2 .然后保持反应器内温度在5oC以下,1h内将56.7gSO2Cl,滴加到该混合物中,保温反应15S17,冷却,过滤,固体依次用120mL冰水,180mL氯苯洗涤,抽干,得到0.266mo(68.9g)2-苄硫基-5-氯甲基噻唑,收率为95.6%。-CH,N-NO2;1.2.4 3-甲基-4-硝基亚胺-1,3,5-恶二嗪的合成在装有电动搅拌器、滴液漏斗和温度计的三口烧瓶中将95.8g (0.921mol) 硝基胍加入到73.4g1实验部分(1.088mol)甲胺溶液中,加热,搅拌,在45oC反应1.1 仪器与药品1h，冰浴冷却至0oC，过滤，烘干得到101.9g熔点用X-4数字显示显微熔点测定仪,温度(0.829mol)白色粉状物甲基硝基胍,含量96%。将计未经校正;IR用FT-8000红外光谱仪(KBr 压37%甲醛溶液268.9g(3. 32mol)在冰浴冷却下缓慢片);PE--2400型元素自动分析仪,核磁共振氢谱用地滴人甲基硝基胍,加入甲酸溶液,再搅拌1~21,Bruker Avance 500DMX核磁共振仪(TMS 为内标,冰浴冷却,过滤,烘干得到126.3g(0.772mol)3- 甲溶剂用CDCI3);日本岛津公司LC- -9A高效液相色基-4-硝基亚胺基-1,3,5-恶二嗪，二步收率为谱仪。83.8%。2,3-二氯丙烯,硫氰酸钠,苄基硫醇,石油1.2.5苄硫基噻虫嗪的合成醚,碳酸氢钠,氯苯,硝基胍,甲胺，丁酮,乙酸乙在装有电动搅拌器、滴液漏斗和温度计的四酯,试剂为分析纯或化学纯,试剂购自中国医药集口烧瓶中加入0.482mol (78.86g)3- 甲基-4-硝基团上海化学试剂公司.亚胺基-1,3,5-恶二嗪,催化剂,丁酮,升温,滴加1.2实验方法0.554moj (143.5g)2- 苄硫基-5-氯甲基噻唑的丁1.2.1 2-氯丙烯硫代异氰酸酯的合成酮溶液,保温反应,反应后分层,用乙酸乙酯溶解在装有温度计、回流冷凝管和搅拌器的三口瓶底粘稠物,冷却,过滤,滤液用无水硫酸钠干燥,烧瓶中加入89.5g (0.799mol)2,3- 二氯丙烯和蒸出溶剂，用石油醚萃取,得到0.36mol(136.8g)苄74.4g(0.919mol)硫氰酸钠,搅拌,加热,反应一定时硫基噻虫嗪,收率为74.6%。间后,停止搅拌及加热,冷却,静置,分离出油层,1.2.6 目标化合物噻虫嗪的合成用蒸馏水洗涤至中性,无水硫酸镁干燥后,再进行中国煤化工和搅拌器的三口烧减压蒸馏,收集到103.8g(0.771mol)黄色透明油状瓶中:6mol(108.7g)苄硫基物2-氯丙烯硫代异氰酸酯，收率96.5%，含量J.HCNMHG噻虫榮,50g浴剂，保于温度在,搅拌,向反应体99.5%。系中通入206g氯气,过滤出固体,固体用乙醇,饱化工中间体.22.Chemical Intermediate2010年第01期和食盐水洗涤,无水硫酸镁干燥,得到目标化合物2.32-苄硫基-5-氯甲基噻唑的合成噻虫嗪0.254mol (75.99g)， 收率为88.9%， 含量2.3.1物料比对收率的影响97.5%。表5物料比对收率的影响SO,C: (2:氨甲基)._葫代碗酸苄酯1:1.1 1:13 1:1.5 1:1.7 1:1.92结果与讨论收率/%91.693.8 95.6 94.1 93.2.1 2-氯丙烯硫代异氰酸酯的合成2.1.1物料比对收率的影响表1物料比对收率的影响由表5可以看出:当SO2Cl2和(2-氯甲基)-硫氰酸钠: 23-氯丙烯1:1.05 1:1.10 1:1.15 1:1.20 1:1.25二硫代碳酸苄酯物料比为1:1.5时,收率最佳。2.3.2不同溶剂对收率的影响91.895.2 96.5 963 95.7表6不同溶剂对收率的影响溶剂甲苯四氯化碳氯苯环已烷由表1可以看出:在相同的反应条件下,当硫氰酸钠: 2,3- 二氯丙烯物料比为1:1.15 时,收收率%71.490.395.687.2率最佳。2.2.2反应时间对收率的影响由表6可以看出:改变溶剂,考察反应收率，表2反应时间对收率的影响当选择氯苯作溶剂时,收率最大。时间/t262.4 3-甲基-4-硝基亚胺-1,3,5-恶二嗪的合成92.695.395294.82.4.1反应温度对收率的影响表7反应温度对收率的影响由表2可知:随着反应时间的延长,收率不断增加,当超过4h后继续延长反应时间,收率开温度/t708()000始下降,所以当反应时间为4h,收率最大。81.483.882.781.22.2 (2-氯甲基)-二硫代碳酸苄酯的合成2.2.1反应温度对收率的影响改变反应温度,考察反应收率。从表7可以表3反应温度对收率的影响看出:当反应温度为80C时,收率最高。2.4.2催化剂对收率的影响温度C° 5070 75 8C表8催化剂对收率的影响收率1% 91.3 92.7 96.7 98.1 98.6 98.2 97.4化剂无硫酸铁 氯化铁氯化铝氧化铝碘化钾碘化锌(率/% 45.165.767.2 70.671.480.2 83.8由表3可以看出:反应温度对收率有明显影响，温度低时催化活性低,不利于反应,温度高由表8可知:当选择碘化锌作催化剂时,收.了则副反应加剧，所以当反应温度为70时,收率最佳率最高。2.5苄硫基噻虫嗪的合成2.2.2 催化剂用量对收率的影响2.5.1 反应温度对收率的影响表4催化剂用量对收率的影响表9反应温度对收率的影响催化剂用量%.4 0.8 1.0 1.2 14 1.6温度/C°6070 7:875.6 85.8 94.6 98.6 97.5 96.1中国煤化工JrHCNMHG收率。从表9可以由表4可知:当催化剂的用量增加时,收率看出:当反应温度为65T时,收率最高。大幅度上升,当催化剂用量为1.2时,收率最高。第01期噻虫嗪的合成技术.23.2.5.2反应时间对收率的影响2.6.1 反应温度对收率的影响表10反应时间对收率的影响表15反应温度对收率的影响时间t22533.54.5.温度/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:当反应时间为4h,收率最大。改变反应温度,考察反应收率。从表15可以5.3物料比对收率的影响看出:当反应温度为30C时,收率最高。表11物料比对收率的影响2.6.2反应时间对收率的影响恶二嗪:苄表16反应时间对收率的影响基噻唑盐1:1.05 1:1.10 1:1.15 l:1.20 1:1.25 1:1.30时间/t4.5收率/970.2 73.8 74.6732 718 70.6收率19% 84.687.588.988.7改变物料比,考察反应收率。从表11可以看出:当物料比为1:1.15 时,收率最高。改变反应时间,考察反应收率。从表16可以5.4不同缚酸剂对收率的影响看出:当反应时间为4时,收率最高。表12不同缚酸剂对收率的影响3结论缚酸剂三乙胺碳酸氢钾 碳酸钾 氢氧化钾 氢氧化钠3.1笔者以2,3-二氯丙烯和硫氰酸钠为起收率/% 39.757.374.657.459.6始原料,首先生成中间体2-氯丙烯硫代异氰酸酯(1),(1)再与苄基硫醇加成,环合生成中间体2-苄由表12可知:当选用碳酸钾作缚酸剂是时，硫基-5-氯甲基噻唑(2);(2)与3-甲基-4-硝基收率最佳。亚胺-1,3,5-恶二嗪反应生成中间体苄硫基噻虫5.5 不同溶剂对收率的影响嗪(3);(3)与氯气反应生成目标化合物噻虫嗪，合表13不同溶剂对收率的影响成总收率达到50.6%。，3.2该路线操作简单,各步收率高,无特殊溶剂甲醇乙醇甲苯环已烷二氯乙烷氯仿丙酮丁酮设备要求,原材料立足国内市场,易于工业化,具收率/% 51.6 62.7 63.1 63.864.774.6 70.1 70.3有一定的开发价值,是比较理想的合成方法。它的工业化生产缓解了国产杀虫剂不足、市场短缺的考察不同溶剂对反应收率的影响,从表13可矛盾,节约了外汇,具有较好的经济效益和社会效以看出:当用氯仿作溶剂时,收率最高。益。5.6催化剂对收率的影响3.3 在我国推进节能减排,发展绿色农药是表14催化剂对收率的影响当前扩内需、保增长、惠民生的重要举措,也是化解资源环境瓶颈制约的长远之计。坚持节约资源、催化剂四丁基硫酸聚乙二醇苄基三乙四丁基四丁基保护环境,把推进节能减排、建设生态文明作为应氢胺基氯化胺溴化胺氯化胺对国际金融危机、促进经济平稳较快发展的重要收率/% 61.772.673.172.8任务,加快发展资源消耗低、环境污染少、经济效益好的绿色产业,培育新的经济增长点,节能环保考察不同催化剂对反应收率的影响,从表14中国煤化工既重视节能环保产可以看出:当用四丁基溴化胺作催化剂时,收率最品生YHCN MH C节能环保技术改造高。传统产业,大刀推进较不创新,广泛推广应用新技2.6噻虫嗪的合成术新产品新服务,逐步构建绿色产业结构,拓展新化工中间体.24●Chemical Intermediate2010年第01期的发展空间,实现节约发展、清洁发展、高效发展。2000,22(1): 60~62.把产业做大做强,形成新的竞争优势。[11] G Beck. H Heitzer Preparation of 2-chlorine -5- -horomehlthia-zoleP]. Us 4748243, 1988 -05-31.参考文献[12]M Decker Process for preparing 2- chorine -5- chomethylthiazole[1]程霞.第二代烟碱类杀虫剂噻虫嗪的开发[I]. 世界农药,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,顾保权,等.杀虫剂新品种噻虫嗪的合成研究[]pound [P]. US 6187927 ,2001-02-13.上海化工,2002,(15):25-27.[14] U Kraatz Proceas for the preparing of 2- chlo-[3]张- -宾.世界农药新进展[M].北京:化学工业出版社,2006.rine- 5-chloromethyhiazole[P] US5679796, 1997-10-21.[4]吴建,顾健松,张海滨,等.2-氯-5-氯甲基噻唑合成改进[].浙江[15]赵月荣.我国目前替代高毒农药品种及配套技术综述[].农药科化工206,37(10):1~3.学与管理,2009,30(6); 10~12.[5]杜辉. 2-氯-5-氯甲基噻唑的合成方法及其应用I.现代农药,[16]赵永根.农药应用实践对新农药创制的启示0].农药科学与管2004,3: 14-16.理,2009,30(6); 23-26.[6]施水兵，杜辉，田昌明. 2-氯-5-氯甲基噻唑的合成方法述评[] [17] 赵地顺.相转移催化原理及应用[M]化学工业出版社,2007,5.江苏化工，2004,3: 19-20.[7]毛春晖，陈灿，黄路. 2-氯-5-氯甲基-1,3-噻唑的合成方法[]收稿日期209.11.04精细化工中间体,200 ,31(4): 5~7.[8] M.德克尔. 2-氯-5-氯甲基噻唑的制备方法[P]. CN1126746C,2003-11-05.[9]S克里奇,C伯格等,制备2-氯-5-氯甲基-1.3-噻唑的方法[P].CN 1190429C,2005- 02-23.[10]李葆奇.新型杀虫剂thiamethoxam 的合成与应用[] 世界农药，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.中国煤化工Key words: propylene 2,3- -dichloride; benzylic thiol;.MHCNMHG