潘海龍

磺酰脲類除草劑主要是在上世紀(jì)80 年代發(fā)展起來(lái)的，是一類廣譜高效的水稻、玉米、大豆田地除草劑，具有活性高、用量少以及毒性低等特點(diǎn)，在世界上被公認(rèn)為高效、環(huán)保的綠色型農(nóng)藥。

在磺酰脲類除草劑的生產(chǎn)中，2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶是其合成的重要中間體，以其為原料制備的磺酰脲類除草劑品種有很多， 如煙嘧磺隆、芐嘧磺隆、吡嘧磺隆、嘧啶磺隆、砜嘧磺隆、乙氧嘧磺隆、酰嘧磺隆、啶嘧磺隆、環(huán)丙嘧磺隆、玉嘧磺隆、四唑嘧磺隆、氯吡嘧磺隆、氟啶嘧磺隆、甲磺胺磺隆等。因此，2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶的合成長(zhǎng)期以來(lái)一直受到農(nóng)藥企業(yè)及科研人員的廣泛關(guān)注， 對(duì)于它的合成工藝進(jìn)行研究與完善，具有非常重要的意義。

1 合成方法簡(jiǎn)介

目前，2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶合成方法的文獻(xiàn)報(bào)道主要有五種：（1） 以2，4，6-三氯嘧啶為主要原料，控制溫度在-78 ℃下進(jìn)行，雖然只有兩步反應(yīng)，但反應(yīng)條件苛刻，原料價(jià)格昂貴，收率低；（2）以4，6-二甲氧基-2-甲磺酰嘧啶為主要原料，與氨水在常溫下反應(yīng)72h 得到目標(biāo)產(chǎn)物，此法雖然條件溫和、操作簡(jiǎn)單、收率較高（85.4%），但反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，原料昂貴，不易得到；（3）以硝酸胍、鹽酸胍等胍鹽復(fù)合物與丙二酸二乙酯為原料制備目標(biāo)產(chǎn)物。此法原料雖然相對(duì)廉價(jià)易得，但要運(yùn)用大大過(guò)量的三氯氧磷作氯化試劑和溶劑， 過(guò)量的三氯氧磷不僅會(huì)加劇副產(chǎn)物4，6-二氯-2-嘧啶氨基磷酰二氯的生成， 且遇水容易爆炸，給生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。另外更加不利的是中和、水解產(chǎn)生大量的強(qiáng)酸性、含鹽、含磷廢水，極難處理，對(duì)環(huán)境造成很大的破壞；（4）以2-氨基-4，6-二羥基嘧啶和重氮甲烷為原料，此反應(yīng)路線短，收率高（83%），但重氮甲烷在常溫下為強(qiáng)烈刺激性的有毒氣體，它在撞擊、加熱或在化學(xué)反應(yīng)時(shí)，能發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸，遇水分解，不易儲(chǔ)存，操作難度較大；（5）以丙二腈為主要原料，經(jīng)1，3-二甲氧基丙二亞胺二鹽酸鹽、單鹽酸鹽、3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒， 最后加熱閉環(huán)得到目標(biāo)產(chǎn)物。此法原料易得，操作簡(jiǎn)單，收率較高，國(guó)外多以此法為研究對(duì)象。

本文在總結(jié)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合原料成本、反應(yīng)收率、產(chǎn)品質(zhì)量等因素，選用以丙二腈為原料的工藝， 在現(xiàn)有的文獻(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，得到比較理想的結(jié)果：工藝條件溫和，操作簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，且產(chǎn)品含量大于99.0%，總收率80.9%。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

S312-90 恒速攪拌器，SHB-Ш 循環(huán)水式真空泵；上海精密科學(xué)儀器有限公司W(wǎng)RS-2A/2 型微機(jī)熔點(diǎn)儀；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀R-1001N；安捷倫1200 液相色譜。

2.2 1，3-二甲氧基丙二亞胺二鹽酸鹽的制備

在裝有攪拌、溫度計(jì)及尾氣吸收裝置的1000mL反應(yīng)瓶中，加入丙二腈4（58.0g，0.88mol）、甲醇66g，甲苯600mL，開(kāi)攪拌，降溫至10℃左右，開(kāi)始通入干燥的HCL 氣體，控制溫度在20℃～25℃，大約8h 后，體系不再吸氣，停止通氣，將反應(yīng)液減壓過(guò)濾，得到白色粉末1，3-二甲氧基丙二亞胺二鹽酸鹽3，干品172.5g，收率96.6%。

2.3 3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒的制備 在裝有攪拌、溫度計(jì)的1000mL 反應(yīng)瓶中，加入水500g、碳酸氫鈉（80.0g，0.95mol）、30%單氰胺（130.0g，0.93mol），攪拌，降溫至-5℃左右，將1，3-二甲氧基丙二亞胺二鹽酸鹽3（172.5g，0.85mol）加入到反應(yīng)瓶中，加料過(guò)程中溫度控制在5℃以下，PH 值維持在6.2～7.5 之間， 加料完畢，保溫3h，減壓過(guò)濾，得到白色粉末3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒2， 干品122.3g， 收率92.8%， 熔點(diǎn)127.6℃～128.5℃（ 文獻(xiàn)131 ℃～132 ℃）。

2.4 2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶的制備

在裝有攪拌、冷凝管及溫度計(jì)的500mL 反應(yīng)瓶中， 加入烘干好的3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒2（122.3g，0.79mol）及300mL 甲醇，開(kāi)啟攪拌，緩慢升溫至回流（60℃～65℃），保溫5h，減壓徹底濃干甲醇，降溫至常溫加入150g 水，攪拌30min，減壓過(guò)濾，得到白色晶體2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶1，干品110.3g，收率90.2%，純度99.5%，熔點(diǎn)95.4 ℃～96.8℃（文獻(xiàn)94℃～96℃）。

3 結(jié)果與討論

以丙二腈為主要原料，經(jīng)1，3-二甲氧基丙二亞胺二鹽酸鹽、單鹽酸鹽、3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒，最后加熱閉環(huán)來(lái)制備2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶，是本文的研究重點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)溫度和時(shí)間是影響反應(yīng)收率的重要因素，重點(diǎn)考察了溫度和時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響。

3.1 溫度對(duì)反應(yīng)收率的影響

從表1 我們可以看出，在10℃～15℃，由于溫度過(guò)低，反應(yīng)不夠完全，所以收率偏低；而在30℃～35℃，在較高的溫度下，HCl 氣體在溶劑當(dāng)中的溶解度減小，導(dǎo)致HCl 氣體量不足，所以收率也偏低。選擇最佳的反應(yīng)溫度為20℃～25℃。

從表2 可以看出， 在低溫下反應(yīng)不夠完全，收率偏低；而在5℃～10℃的情況下，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，就會(huì)提前有3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒的析出，包裹著未反應(yīng)的原料，影響反應(yīng)的進(jìn)行，收率下降，所以選擇最佳的反應(yīng)溫度為0℃～5℃。

從表3 看出，過(guò)低的閉環(huán)反應(yīng)溫度使反應(yīng)不夠完全，從而收率偏低，而當(dāng)溫度在60℃～65℃時(shí)，產(chǎn)生回流，閉環(huán)反應(yīng)能順利進(jìn)行，收率提高，所以選擇最佳的反應(yīng)溫度為60℃～65℃。

3.2 時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響

從表4 可以看出，在4～5h 內(nèi)，由于反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，HCl 氣體量不足，反應(yīng)不完全，收率低；而反應(yīng)10～11h，在長(zhǎng)時(shí)間通HCl 氣體下反應(yīng)，副反應(yīng)增加，雜質(zhì)增多，降低了收率，所以選擇最佳反應(yīng)時(shí)間為7～8h。

從表5 可以看出，保溫時(shí)間在1～2 h 下，原料未反應(yīng)完全，故收率偏低；當(dāng)保溫時(shí)間在5～6 h 下，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，副反應(yīng)增加，收率下降，所以反應(yīng)時(shí)間控制在3～4h。

從表6 可以看出，在2～3h 內(nèi)，由于反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，反應(yīng)不完全，收率低；隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，產(chǎn)物的收率增加，當(dāng)回流的時(shí)間為4～5h 時(shí)，產(chǎn)品收率達(dá)到最大。但隨著反應(yīng)時(shí)間的不斷增加， 產(chǎn)物的收率又有所下降，液相檢測(cè)純度下降，表明雜質(zhì)增多。從而可得，反應(yīng)時(shí)間短，收率低，時(shí)間長(zhǎng)，雜質(zhì)增多，產(chǎn)品質(zhì)量下降，同時(shí)能耗又增大，所以選擇最佳的反應(yīng)

時(shí)間為4～5 h。

4 結(jié)論

以丙二腈為主要原料，經(jīng)1，3-二甲氧基丙二亞胺二鹽酸鹽、單鹽酸鹽、3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒， 最后加熱閉環(huán)來(lái)制備2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶，得出了此反應(yīng)較優(yōu)的合成條件。在1，3-二甲氧基丙二亞胺二鹽酸鹽的合成中， 選定反應(yīng)溫度在20℃～25℃，反應(yīng)時(shí)間在7～8h 為最佳，收率達(dá)到96.6%， 在3-氨基-3-甲氧基-N-氰基-2-丙脒合成中，選定最佳的反應(yīng)溫度為0℃～5℃，時(shí)間為3～4h，收率達(dá)92.8%，在2-氨基-4，6-二甲氧基嘧啶合成中， 選定最佳的反應(yīng)溫度為60 ℃～65℃，時(shí)間為4～5h，收率達(dá)90.2%，總收率達(dá)80.9%，產(chǎn)品含量大于99.0%。該合成方法原料價(jià)廉易得、路線簡(jiǎn)單、每步反應(yīng)條件都比較溫和，操作安全、簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，得到的產(chǎn)物純度高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

（摘編自《浙江化工》）