氟虫腈的合成研究

山东农业大学学报( 自然科学版).2009. 40 (1): 145-147Joumnal of Shandong Agricultural University ( Natural Science )氟虫腈的合成研究张昌军,陈震,曹晓群,姜 洪丽,林晓辉(泰山医学院化学与化学工程学院,山东泰安271016)摘要:综述了农药氟虫腈的合成方法。以2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺和2,3 -二氰基丙酸乙酯为原料经五步反应合成该化合物。总收率为56. 8%。所采用的工艺路线操作简单,易于工业化，且减少了废酸的处理和高毒性试剂的使用。关键词:氟虫腈;吡唑;杀虫剂;合成中图分类号:TQ252.1文献标识码:A文章编号: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氟虫腈合成路线的选择氟虫腈目前多数以5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基) -吡唑(简称芳基吡唑腈)为起始原料进行合成(。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)为起始原料进行合成，由于芳胺路线所用原料2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺和2,3-二氰基丙酸乙酯的合成国内目前研究较多,其生产工艺也已经成熟,来源较为丰富,且该路线操作简单、步骤少(仅有两步),为氟虫腈的吡唑中间体芳基吡唑腈合成的主要研究路线。由芳基吡唑腈合成氟虫腈常用的方法有两种(1)芳基吡唑腈与三氟甲基亚磺酰氯直接反应,- -步合成氟虫腈[)]。CNFgcS、,CNC1、.CI + FgC-S-Cl - hCI、CCFs中国煤化工收稿日期:2007-9-19基金项目:泰安市科技发展计划项目( 20061023) ;泰山医学院科研,MYHCNMHG作者简介:张昌军(1956-).男,教授,研究方向为精细有机合成。山东农业大学学报(自然科学版)第40卷(2)先由芳基吡唑腈反应生成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,然后经间氯过氧化苯甲酸( MCPBA)或双氧水等氧化至氟虫腈6.7.8]。,CNFgCS.NCNHNHN-H202 .H2NCaCI，Cl或MCPBACF,CFs路线(1)合成收率最高,产品含量也相当高,但制备三氟甲基亚磺酰氯的设备防腐要求较高,另外此方法因专利保护问题近几年内国内厂家将无法应用。路线(2)中的中间体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种方法得到,如由三氟甲基硫氯与芳基吡唑腈直接反应合成,由于CFySX的毒性极高,且实验采用的CF,SCI为气体,因此,操作过程不便。另一种方法是先形成双硫代物,再用毒性较小的卤代烷CF, Br断键形成三氟甲基硫代物,减少了方法中CF,S X的高毒性问题。双硫代物的形成可以由芳基吡唑腈与硫氰化盐反应先生成5-氨基-3-氰基-1-(2,6-二氯-4-三氟甲基苯基) -4-硫氰基吡唑,再在碱性条件下缩合而的。也可由芳基吡唑腈与S2Cl2反应直接得到。其中后-种路线操作较为简便。2氟虫腈的合成2.1试剂与仪器仪器: WRS- 1B型数字熔点仪、IR PRESTIGE21型红外分光光度计，PMX - 60型、Varian INOVA -300型核磁共振仪。试剂: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) ;亚硝酸钠、冰醋酸、硫酸、盐酸、浓氨水、二氯甲烷、石油醚.无水硫酸钠,乙腈、-氯化硫,氯苯、无水乙醇、DMF、甲酸钠、三氟溴甲烷、甲苯、间氯过氧苯甲酸(均为AR)。2.2合成方法合成路线如下:NH2COOEtcI 1.NaNOzH2SOs,N=N-C-CH2CN NH3r -CN2. CNCH2CHCNCOOC2HsFsC"^ ^CCFgFzC°^cQ1))IC、cFyCs、FyCS^NH2 H2N'SzCbY ,CI CICFjBrMCPBAH2N'CI -cIyCICF中国煤化工6)2.2.1 5-氨基-3-氰基-1- (2,6-二氯-4-三氟甲,YHCN M H G绕瓶中,加人亚硝酸钠3.5 g,在冰浴中滴人混酸(浓硫酸:冰乙酸=1:1(V/V)) ,搅拌15 min得到稀糊状物,加入2,6-二氯第1期张昌军等:氟虫腈的合成研究●147●对三氟甲基苯胺溶液30 mL (10 g溶于冰乙酸) ,滴加完毕,升温至55 C,保持30 min。冷却,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) ,滴加完毕,继续搅拌15 min,减压蒸去大部分乙酸,加人水,用二氯甲烷提取,以饱和氯化钠溶液洗涤,减压除去部分二氯甲烷,在得到的偶氮中间体(2)粗品的二氯甲烷溶液中加浓氨水30 mL,在10 C下快速搅拌3 h。得到深棕色混合物。静置,分出下层二氯甲烷层,水层以二氯甲烷提取,合并有机层,饱和氯化钠溶液洗涤,干燥,蒸去溶剂后,得棕红色粘稠物。石油醚热抽提后,室温下放置很快结晶，得12.7 g淡黄色晶体(3) ,收率91.4%。产品熔点: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 室温下,在将含(3)19.0 g的氯苯和乙腈混合溶液中加入一氯化硫4.0 go将反应液的温度升到35 C ,保持0.3 h。混合物在40 C减压下除掉氯化氢,然后加热到80 C保持1 h。冷却后,加入氨水调节pH值到6.5 ~7.0,冷却到5 C ,过滤产品,用氯苯、乙腈混合液洗涤,真空干燥后得双硫代物(4)粗品16.8g。将所得16.8 g双硫代物(4) .7.6 g甲酸鈉和70 mL DMF ,投入高压釜中,搅拌下用N,赶尽空气后通入CF,Br10g,在45 C下反应1.5 h,反应时同时通人SO2约2 g,继续反应1 h后,放气,减压除去DMF ,加水搅拌过滤,真空干燥后得目标化合物(5)18.2 go两步反应总收率73. 1%。产品熔点: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氟虫腈的合成 将产品(5)10.0g溶解于二氯甲烷中 ,在15 C下分批加入间氯过氧苯甲酸17.3g,'快速搅拌40 h。反应完毕后用饱和碳酸氢钠溶液洗涤,再用水洗2次,无水硫酸钠干燥。蒸干溶剂得白色固体8.9g,收率85.0%。用V(甲苯):V(石油醚) =4:1重结晶。得白色针状晶体。熔点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结果与讨论在公布的5-氨基-3-氰基-1- (2,6-二氯-4-三氟甲基)吡唑合成文献中,在合成其偶氮中间体时不除去乙酸,直接进行萃取。这种工艺消耗萃取剂较多且得到的含水废乙酸不易处理,另外偶氮中间体在乙酸中溶解度较大，导致反应收率降低。改进后的工艺臧轻了废乙酸的处理难度和萃取剂的使用量,并提高了收率。本工艺路线避免了毒性极高的气体CF,SX和三氟甲基亚磺酰氯的使用,合成过程对设备要求不高,易于工业化。3结论本路线以2,6-二氯对三氟甲基苯胺为原料,经重氮化、环化、二硫化、三氟甲基化、氧化五步反应合成了农药氟虫腈,该路线操作简单,步骤少,废酸排放量低,所用的试剂毒性小,便于工业化生产。参考文献.[1]柏再苏.王大翔.新朵环农药的研究发展及合成方法[ M].北京:化学工业出版社.2004.1-29[2]任青云.贺红武,冯新民，等.氟虫腈及其中间体的合成研究进展[J].农药, 2004, 43(12) :529 -531[3]林苏勇,江涛,梁成明新型杀虫剂-氟虫腈的合成[J]. 农药, 2002, 41(3):19[4]陈展,曹晓群,张昌军,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] .精细与专用化学品, 2008,16(9);11-14[5]米歇尔.卡萨多,皮埃尔.勒鲁瓦,维尔日妮.佩韦勒.杂环化合物的亚磺酰化方法[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]中国煤化工[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