农药快讯:2020年第15期
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螺虫乙酯中间体的合成研究
作者:河北兰升生物科技有限公司 张贤赛,肖园,李晓林,吕海军,郭庆春,宋海文,张 越 更新时间:2020-08-25 点击量:527

  螺虫乙酯(spirotetramat)是拜耳公司开发的一种新型第2代季酮酸类杀虫剂,化学名称为cis-3-(2,5-二甲基苯基)-8-甲氧基-2-氧代-1-氮杂螺环[4.5]-癸3-烯4-基乙酸乙酯(图1),是目前为止唯一具有在木质部和韧皮部双向内吸传导性能的现代杀虫剂,其具有持效期长、高效广谱的特点。


 

图 1  螺虫乙酯和化合物1的结构式


  螺虫乙酯是一种类脂合成抑制剂,作用机制是影响螨虫和粉虱的发育,抑制其脂质体的生物合成,造成幼虫中毒死亡,成虫繁殖能力下降,与现有农药无交互抗性。2,5-二甲基苯乙酸(化合物1)是螺虫乙酯的关键中间体,因此对其研究也是极为重要。

 

1  2,5-二甲基苯乙酸的合成路线

  方法1:以对二甲苯为起始原料,经F-C酰基化、缩酮重排、水解得到目标产物(图2)。

 

图 2  方法1的合成路线

 

  方法2:以对甲基苯乙酮为起始原料,经Willgerodt-Kindler反应、水解、酸化得到目标产物(图3)。

 

  方法3:以对二甲苯为起始原料,经Blanc氯甲基化反应、氰化、水解得到目标产物(图4)。

 

图 3  方法2的合成路线

 

图4 方法3的合成路线

 

  方法4:以对二甲苯为起始原料,经Blanc氯甲基化反应、羰基化反应得到目标产物(图5)。

 

图 5  方法4的合成路线

 

  实验本着绿色环保、原料易得的目的,选择以对二甲苯为起始原料,经Blanc氯甲基化反应制得中间体2,5-二甲基苄氯(3),中间体3再与CO反应得到目标产物2,5-二甲基苯乙酸1(图6),反应过程中发现6个杂质,其中2个是首次分离鉴定。


 

图 6  化合物1的合成过程与反应过程中生成的6个杂质


反应条件优化

  该反应过程大致可以分为两个部分:氯甲基化反应和羰基化反应。在这两个反应中较为明显的影响因子分别是:配比、时间和催化剂、溶剂。接下来分别从这四个方面探究了收率的影响问题,详见

表1。

 

  经过分析得出Blanc氯甲基化反应最佳条件:n(对二甲苯)∶n(甲醛)∶n(HCl)=3∶1∶10,反应时间8.0 h;羰基化反应较好的反应体系为PdCl2(PPh3)2—正丁醇,且O2对反应收率影响较大。


表1  反应收率影响因素

序号

配比a)

时间(h)

收率(%)

序号

催化剂

溶剂

收率(%)

1

1∶1∶10

4.0

23.30

1

Pd(OAC)2

叔戊醇

0.00

2

2∶1∶10

4.0

27.20

2

PdCl2

叔戊醇

5.25

3

3∶1∶10

4.0

34.93

3c)

PdCl2

叔戊醇

痕量

4

3∶1∶10

8.0

67.97

4

PdCl2

正丁醇

0.00

5

3∶1∶10

9.0

64.08

5

PdCl2

甲苯

0.00

6b)

3∶1∶10

9.0

54.76

6d)

PdCl2(PPh)3

正丁醇

35.50

7

3∶1∶5

8.0

45.64

7e)

PdCl2(PPh)3

正丁醇

44.30

/

/

/

/

8f)

PdCl2(PPh)3

正丁醇

68.99

注:a)n(化合物2):n(HCHO)n(HCl);b)使用的盐酸与化合物2是回收的;c)加入四丁基溴化铵;d)O2是通过N2置换的方式除去;e)体系中O2采用N2置换和加热水的方式除去;f)体系中O2是通过N2置换和煮沸水的方式除去

 

杂质副产物4~9的出现机理

  Blanc氯甲基化反应过程中,在生成中间体3的过程中会生成杂质。由于对二甲苯苯环上存在甲基取代基,使得苯环活化,因此在生成中间体3的过程中不可避免地会生成化合物4,此杂质呈白色固体。化合物5的产生可能是由于化合物3与化合物2发生傅克烷基化反应得到的。化合物6的形成可能是因为在羰基化反应过程中化合物3与化合物11偶联得到的,其可能机理见图7。


 

图7  化合物6生成的可能机理


  化合物7的产生是因为在反应过程中碱性条件下中间体3与溶剂正丁醇发生Williamson反应生成。经国内外文献检索,此物质是首次分离并获得结构鉴定。化合物8的产生可能是羰基化反应过程中的碱性条件使得中间体3水解进而得到此杂质,然而化合物9则是因为体系中相转移催化剂四丁基溴化铵的存在促进了中间体3与化合物8发生反应。      (来源:《农药》2020年第7期)

 

农药快讯, 2020 (15): 27-28.


tag: 螺虫乙酯;中间体;2  5-二甲基苯乙酸  

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