劉補(bǔ)娥

(江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)有限公司 ， 江蘇 揚(yáng)州　225009)

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呋蟲胺的合成

劉補(bǔ)娥

(江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)有限公司 ， 江蘇 揚(yáng)州225009)

摘要：對呋蟲胺的合成路線進(jìn)行了綜述，并對其最佳合成工藝進(jìn)行了研究。以3-氯丙腈和環(huán)氧乙烷為原料，制備3-胺基甲基四氫呋喃，再與O-甲基-N-硝基異脲進(jìn)行縮合，胺化制備目標(biāo)產(chǎn)物，總收率達(dá)到43%，為呋蟲胺的合成提供了一種新的合成方法。

關(guān)鍵詞：新型煙堿類殺蟲劑 ； 3-胺基甲基四氫呋喃 ； 呋蟲胺 ； 合成

0前言

呋蟲胺是煙堿類殺蟲劑中唯一不含氯原子和芳環(huán)的，被稱之為第三代煙堿類殺蟲劑，具有超高效、廣譜、用量少、毒性低(制劑微毒級)、藥效持久、對作物無藥害、使用安全等優(yōu)點(diǎn)。鑒于呋蟲胺良好的市場與應(yīng)用前景，該農(nóng)藥有望成為世界性的大型農(nóng)藥。

目前現(xiàn)有的文獻(xiàn)報道合成工藝主要有以下幾種[1]：①3-四氫呋喃甲基對甲苯磺酸酯法[2]；②3-四氫呋喃甲基三氟甲基磺酸酯法[3]；③S-甲基-N-硝基-N′-鄰苯二甲酰異硫脲法[4-6]；④S-甲基-N-硝基-N′-甲基異硫脲法[7]；⑤O-甲基-N-硝基異脲法[8]。方法①收率68.35%(以3-羥甲基四氫呋喃計)，該方法相對收率較低；方法②收率39.4%(以3-羥甲基四氫呋喃計)，由于三氟甲磺酸酐價格較貴，用量大，無法工業(yè)化生產(chǎn)；方法③收率56.2%(以3-胺基甲基四氫呋喃計)，由于反應(yīng)會放出甲硫醇?xì)怏w，環(huán)境污染大，也無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；方法④收率36.36%(以3-胺基甲基四氫呋喃計)，由于收率太低，無法工業(yè)化生產(chǎn)；方法⑤收率77.4% (以3-胺基甲基四氫呋喃計)。

對比幾種工藝路線的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到工業(yè)生產(chǎn)中原料來源、成本優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)效益、三廢情況等方面綜合評價后，選用第五種合成路線，即O-甲基-N-硝基異脲法在相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改進(jìn)，從而使其具有較高的收率。本文采用3-氯丙腈和環(huán)氧乙烷為原料，制備3-胺基甲基四氫呋喃，再與O-甲基-N-硝基異脲進(jìn)行縮合，胺化制備目標(biāo)產(chǎn)物。該工藝具備反應(yīng)步驟少、原料易得、三廢少、收率高等優(yōu)點(diǎn)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1　儀器及試劑

島津FTIR-8400S 紅外光譜測定儀；Bruker Advance 600核磁共振儀；GF-254薄層色譜板；島津LC-20AT液相色譜儀；所用試劑及原料均為分析純、未經(jīng)提純。主要試劑：3-氯丙腈、四氫呋喃、二異丙胺、正丁基鋰、環(huán)氧乙烷、乙醚、氯化銨、氫化鋁鋰、氫氧化鈉、鹽酸、O-甲基-N-硝基異脲、氯仿、甲胺水溶液、硫酸鎂、乙酸乙酯、甲醇。

1.2　實(shí)驗(yàn)過程

1.2.13-胺基甲基四氫呋喃的合成[9]

催化劑二異丙基氨基鋰的制備：在四口瓶中分別加入1 200 g THF，111.3 g(1.1 mol)二異丙胺，用氮?dú)獯祾叻磻?yīng)體系后，降溫至0 ℃，向反應(yīng)瓶內(nèi)緩慢滴加420 mL(1.05 mol)2.5 mol/L正丁基鋰的正己烷溶液，混合體系攪拌15 min后降溫至-78 ℃。

催化劑制備好后向釜中加入89.5 g(1 mol)3-氯丙腈，反應(yīng)體系攪拌20 min，緩慢滴入160 g(3.64 mol)環(huán)氧乙烷，反應(yīng)液繼續(xù)在-78 ℃攪拌反應(yīng)1 h，然后升至室溫，攪拌反應(yīng)1.5 h，用飽和的氯化銨淬滅反應(yīng)并用乙醚進(jìn)行萃取，合并有機(jī)層，用水和飽和氯化鈉溶液洗滌，并用無水硫酸鈉進(jìn)行干燥，負(fù)壓抽濾，蒸除乙醚后，可得到無色透明液體106.8 g(0.8 mol)，收率80%。

在裝有電動攪拌器、溫度計和回流冷凝管的四口燒瓶中，加入66.75 g(0.5 mol)2-氯甲基-4-羥基-丁腈，攪拌下加熱至50~60 ℃，緩慢滴加10%的NaOH溶液200 g(0.5 mol)，約1 h加完，在60 ℃下繼續(xù)反應(yīng)1 h，靜置分層，分離出NaCl水溶液，得粗產(chǎn)物，常壓蒸餾提純得3-腈基四氫呋喃40.5 g，收率83.5%。

在500 mL干燥的四口燒瓶中，加入76 g(2 mol)氫化鋁鋰和76 mL無水乙醚，加熱至回流，然后滴入97 g(1 mol)3-腈基四氫呋喃與200 mL乙醚組成的混合液，滴加完后繼續(xù)回流反應(yīng)完全(TLC跟蹤)，冷卻，將反應(yīng)液小心傾入2 L含冰的20%的氫氧化鈉溶液中，攪拌均勻，濾去不溶物，減壓濃縮濾液，靜置，過濾得白色固體粗產(chǎn)品，氯仿重結(jié)晶，烘干后得目標(biāo)產(chǎn)品86.05 g，含量為99.6%，收率為84.86%。

1.2.2呋蟲胺的合成

在四口瓶中投入62.7 g(0.62 mol)3-胺基甲基四氫呋喃，200 g去離子水進(jìn)行攪拌，在冰浴下滴加62.86 g 36%的鹽酸(0.62 mol)，加入完之后，依次加入74.1 g(0.62 mol)的O-甲基-N-硝基異脲、0.1 mol/L的稀鹽酸250.5 g(0.025 mol)，使得反應(yīng)體系的pH值為7，室溫反應(yīng)18 h，反應(yīng)結(jié)束后，用400 g氯仿進(jìn)行萃取，用無水硫酸鎂進(jìn)行干燥，負(fù)壓脫溶，烘干得到107.05 g(0.525 mol)白色結(jié)晶產(chǎn)物，收率84.68%，熔點(diǎn)62.4～63.3 ℃。

在裝有回流管、溫度計、滴液漏斗的四口瓶中加入100 g(0.493 mol)1-甲氧基-2-硝基-3-(四氫-3-呋喃甲基)胍、300 g去離子水，進(jìn)行攪拌，在冰浴下緩慢滴加76.1 g(0.98 mol)40%的甲胺水溶液，滴加完畢，室溫攪拌反應(yīng)3 h，反應(yīng)結(jié)束后，用稀鹽酸調(diào)節(jié)體系pH值為6～7，然后用300 g氯仿進(jìn)行萃取分離，無水硫酸鎂干燥，負(fù)壓脫溶，所得粗品用混合溶劑乙酸乙酯∶甲醇為50∶1(體積比)進(jìn)行重結(jié)晶，烘干得到90.6 g(0.448 mol)白色結(jié)晶產(chǎn)物，收率90.87%，熔點(diǎn)99.8～101 ℃。

1H-NMR(600 MHz，CDCl3)δ(ppm)：1.64~1.69(1H, m)，2.09~2.15(1H,m)，2.59~2.63(1H,m)，2.95(3H，d，J=5.4 Hz)，3.34(2H，s)，3.64~3.77(3H,m)，3.90~3.94(1H,m)。

2結(jié)果與討論

2.1　3-胺基甲基四氫呋喃的合成過程

傳統(tǒng)的方法以丙二酸二乙酯、氯乙酸乙酯為起始原料，制備3-羥甲基四氫呋喃，與對甲苯磺酰氯合成3-羥甲基四氫呋喃對甲苯磺酸酯，所生成的產(chǎn)物再與鄰苯二甲酰亞胺鉀鹽經(jīng)Gabriel法制備中間體，經(jīng)堿性條件下水解得到3-胺基甲基四氫呋喃，反應(yīng)步驟多，反應(yīng)收率較低，只有19.6%。采用3-氯丙腈和環(huán)氧乙烷為原料，制備3-胺基甲基四氫呋喃，反應(yīng)步驟少、過程中產(chǎn)生的三廢少、收率高達(dá)到56%以上。

2.2　呋蟲胺的合成

采用O-甲基-N-硝基異脲制備呋蟲胺，反應(yīng)只需兩步，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的三廢少，操作簡便，有較高的收率。冰浴條件下得到白色粉末狀中間體O-甲基-N-硝基-N′-(3-四氫呋喃甲基)異脲，產(chǎn)率為85%，中間體無需提純，可直接與甲胺溶液反應(yīng)，得到目標(biāo)產(chǎn)物，收率為91%，兩步收率達(dá)到77%。

3結(jié)論

采用3-氯丙腈和環(huán)氧乙烷為原料，制備3-胺基甲基四氫呋喃，從而為中間體3-胺基甲基四氫呋喃的合成提供了一種新的思路。對呋蟲胺的合成工藝路線進(jìn)行分析比較，考慮到工業(yè)生產(chǎn)中原料來源、成本優(yōu)勢及三廢情況，選用合適的合成路線，并在相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改進(jìn)，從而使其具有較高的收率，總收率達(dá)到43%，為呋蟲胺提供了一種新的合成方法。

參考文獻(xiàn)：

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惠生工程榮獲國家優(yōu)質(zhì)工程金質(zhì)獎

近日，由惠生工程提供總承包服務(wù)的中石油獨(dú)山子石化分公司改擴(kuò)建煉油及新建乙烯工程榮獲2014-2015年度國家優(yōu)質(zhì)工程金質(zhì)獎。

在此工程中，惠生工程負(fù)責(zé)乙烯裂解爐、全密度聚乙烯和丁苯橡膠三個裝置的總承包工作。該項(xiàng)目從2006年6月陸續(xù)開工，到2009年6月15日中交，期間歷經(jīng)3個冬休期共約12個月，圓滿實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)中交和化工投料關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，完成了工程建設(shè)目標(biāo)并實(shí)現(xiàn)一次開車成功。

此外，惠生工程對群組工程項(xiàng)目采用矩陣管理模式，充分采用信息化手段，包括開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目管理平臺、在大型集群式項(xiàng)目上應(yīng)用MARIAN 材料控制軟件、使用完善的文檔信息管理及資源

共享系統(tǒng)等，在項(xiàng)目管理與技術(shù)方面積極創(chuàng)新，在質(zhì)量安全、進(jìn)度與成本不同維度均達(dá)成既定目標(biāo)。

惠生工程憑借該項(xiàng)目曾陸續(xù)獲得了上海建設(shè)工程金屬結(jié)構(gòu)“金鋼獎”、中國建筑鋼結(jié)構(gòu)“金獎”(國家優(yōu)質(zhì)工程)、中國建筑業(yè)協(xié)會和11家行業(yè)建設(shè)協(xié)會聯(lián)合評選的“新中國成立60周年百項(xiàng)經(jīng)典暨精品工程”等榮譽(yù)。

國家優(yōu)質(zhì)工程獎是我國工程建設(shè)質(zhì)量方面設(shè)立最早、規(guī)格最高的國家級榮譽(yù)獎勵，已成為工程建設(shè)行業(yè)的重要標(biāo)桿和示范。在此次的創(chuàng)建國家優(yōu)質(zhì)工程總結(jié)表彰大會上，共有225個項(xiàng)目獲國家優(yōu)質(zhì)工程獎，其中金質(zhì)獎8個。

Synthesis of dinotefuran

LIU Bu’e

(Jiangsu Yangnong Chemical Industy Corporation Limited , Yangzhou225009 , China)

Abstract:Synthetic routes of dinotefuran are reviewed and the synthesis process of dinotefuran is studied.The 3-amino-methyl tetrahydrofuran is prepared using 3-chloropropyl nitrile and ethylene oxide as raw materials,which further reacted with O-methyl-N-nitroisourea to afford dinotefuran in yield of 43%.The result provides a novel approach for synthesis of dinotefuran.

Key words:new neonicotinoids insecticides ； 3-aminmethytetrahydrofuran ； dinotefuran ； synthesis

作者簡介：劉補(bǔ)娥(1977-)，女，工程師，從事有機(jī)合成工作，電話：13815800583。

收稿日期：2015-10-18

中圖分類號：TQ453.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-3467(2015)12-0025-03