王智敏,于 靓,蒋旭明,邹佩佩
(江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司)
摘要:为研究除草剂呋草酮的合成方法,以间三氟甲基苯乙腈、苯乙酰氯为起始原料,经取代、环化、甲基化反应,处理后即得目标产物呋草酮。在优化反应条件下,反应总收率为80.4%(以间三氟甲基苯乙腈计),含量96%;产物结构经HPLC-MS、1H NMR确证。该反应原料易得,条件温和,操作简便,适合在工业上推广应用。
呋草酮(flurtamone)化学名称为(R,S)-5-甲氨基-2-苯基-4-(α,α,α-三氟-间甲苯基)呋喃3(2H)-酮,作用机理为类胡萝卜素合成抑制剂,通过植物根和芽吸收而起作用,敏感品种发芽后立即呈现普遍褪绿白化作用。可用于棉花、花生、高粱、向日葵及豌豆等作物,防除多种禾本科杂草和阔叶杂草。呋草酮是由Chevron Chemical Company LLC研制的除草剂,后售与拜耳公司。呋草酮的专利已过期,目前国内仅登记了98%原药。美国专利US4568376A报道了一种呋草酮的合成方法,合成路线见图1。
图 1 US4568376A报道的呋草酮的合成方法
该方法的不足在于原料苯乙酸乙酯的反应活性低、后处理操作繁琐、整体收率较低,从而不适合工业化大生产。在查阅国内外文献及本公司原有的研究基础上,根据工业化难易程度及原料供应等方面综合考虑,确定以间三氟甲基苯乙腈、苯乙酰氯为起始原料,经取代、环化、甲基化反应得呋草酮。其合成路线(图2)。
图 2 呋草酮合成路线图
1 3-氧代-4-苯基-2-(3-(三氟甲基)苯基)丁腈的合成影响因素讨论
该取代反应的主要影响因素为反应温度、溶剂、碱,在其他条件不变的情况下,考察得出了最优的反应条件,结果见表1。
表 1 反应温度、溶剂、碱对目标产物收率和纯度的影响
碱 |
反应温度/% |
溶剂 |
产物纯度/% |
产物收率/% |
叔丁醇钠 |
10 |
四氢呋喃 |
95 |
94 |
叔丁醇钠 |
0 |
四氢呋喃 |
91 |
88 |
叔丁醇钠 |
30 |
四氢呋喃 |
90 |
85 |
叔丁醇钠 |
10 |
乙醇 |
91 |
84 |
叔丁醇钠 |
10 |
甲苯 |
86 |
77 |
乙醇钠 |
10 |
四氢呋喃 |
75 |
71 |
甲醇钠 |
10 |
四氢呋喃 |
78 |
72 |
从上述实验结果可以得出:反应温度为10℃,溶剂为四氢呋喃、碱为叔丁醇钠时最为合适,收率达94%。
2 5-氨基-2-苯基-4-(3-(三氟甲基)苯基)呋喃-3(2H)-酮的合成影响因素讨论
该步反应的关键问题是控制冰乙酸和原料的质量比。若冰乙酸加的过多,则后处理困难,若冰乙酸加的不够,反应过程中产品会析出,难搅拌。冰乙酸和原料的质量比为2∶1时较为适合。
3 呋草酮的合成影响因素
该甲基化反应的关键问题是控制反应温度以及时间。若反应温度过高,杂质会增多,温度过低,反应时间延长;若反应时间过长则杂质增多,影响产物含量及收率,结果见表2。
表 2 反应温度、反应时间对目标产物收率和纯度的影响
反应温度/℃ |
反应时间/h |
产物纯度/% |
产物收率/% |
25 |
3 |
96 |
92 |
40 |
3 |
91 |
83 |
10 |
3 |
89 |
80 |
25 |
6 |
92 |
84 |
从上述实验结果可以看出:反应温度控制在25℃左右且反应时间为3 h时,目标产物的收率最高,约92%,产品纯度96%。
4 结论
以间三氟甲基苯乙腈、苯乙酰氯为起始原料,经取代、环化、甲基化反应,处理后即得目标产物呋草酮。在优化反应条件下,反应总收率为80.4%(以间三氟甲基苯乙腈计),产量96%;产物结构经HPLC-MS、1H NMR确证。该反应原料易得,条件温和,操作简便,适合在工业上推广应用。 (来源:《农药》2020年第11期)
农药快讯, 2020 (23): 20-21.