呋虫胺的合成

第12期刘补娥:呋虫胺的合成●25.呋虫胺的合成刘补娥(江苏扬农化工集团有限公司，江苏扬州225009)摘要:对呋虫胺的合成路线进行了 综述，并对其最佳合成工艺进行了研究。以3-氯丙腈和环氧乙烷为 原料,制备3-胺基甲基四氢呋喃,再与0-甲基-N-硝基异脲进行缩合,胺化制备目标产物,总收率达到43% ,为呋虫胺的合成提供了一种新的合成方法。关键词:新型烟碱类杀虫剂;3-胺基甲基四氢呋喃;呋虫胺;合成中图分类号:TQ453.2文献标识码:A文章编号:1003 - 3467 (2015)12 -0025 -03Synthesis of dinotefuranLIU Bu'e( Jiangsu Yangnong Chemical Industy Corporation Limited，Yangzhou 225009 , 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 asraw materials，which further reacted with 0 - methyl - N - nitroisourea to afford dinotefuran in yield of43% . The result provides a novel approach for synthesis of dinotefuran .Key words :new neonicotinoids insecticides ; 3 - aminmethytetrahydrofuran ; dinotefuran ; synthesis现工业化生产;方法④收率36. 36%(以3 -胺基甲0前言基四氢呋喃计),由于收率太低,无法工业化生产;呋虫胺是烟碱类杀虫剂中唯--不含氯原子和芳方法⑤收率77.4% (以3-胺基甲基四氢呋喃计)。环的,被称之为第三代烟碱类杀虫剂，具有超高效、对比几种工艺路线的优缺点,考虑到工业生产广谱、用量少、毒性低(制剂微毒级)、药效持久、对中原料来源、成本优势、经济效益、三废情况等方面作物无药害使用安全等优点。鉴于呋虫胺良好的综合评价后,选用第五种合成路线,即0-甲基-市场与应用前景,该农药有望成为世界性的大型农N-硝基异脲法在相关文献的基础上进行工艺改药。进,从而使其具有较高的收率。本文采用3 -氯丙目前现有的文献报道合成工艺主要有以下几腈和环氧乙烷为原料,制备3-胺基甲基四氢呋喃，种":①3-四氢呋喃甲基对甲苯磺酸酯法”;②再与0-甲基-N-硝基异脲进行缩合,胺化制备3-四氢呋喃甲基三氟甲基磺酸酯法甲];③S-甲目标产物。该工艺具备反应步骤少、原料易得、三废基-N-硝基-N'-邻苯二甲酰异硫脲法'°-0);④少 、收率高等优点。S-甲基-N-硝基-N'-甲基异硫脲法';⑤0-1实验部分甲基-N-硝基异脲法[8]。方法①收率68.35%(以3-羟甲基四氢呋喃计),该方法相对收率较低;方1.1仪器及 试剂法②收率39. 4% (以3 -羟甲基四氢呋喃计),由于岛津FTB-8400S红外光谱测定仪;Bruker三氟甲磺酸酐价格较贵,用量大,无法工业化生产;Adv中国煤化工- 254薄层色谱板;岛方法③收率56. 2%(以3 -胺基甲基四氢呋喃计)，津 I:FYHc N MH G用试剂及原料均为分由于反应会放出甲硫醇气体,环境污染大,也无法实析纯、未经提纯。主要试剂:3-氯丙腈、四氢呋喃、收稿日期:2015- 10-18.作者简介:刘补娥(1977- ),女,工程师,从事有机合成工作,电话:13815800583.河南化工●26.HENAN CHEMICAL INDUSTRY2015年第32卷二异丙胺、正丁基锂.环氧乙烷、乙醚、氯化铵、氢化H2N_OCH3_A 县OCH铝锂、氢氧化钠、盐酸、0-甲基-N-硝基异脲、氯NNO2No,仿、甲胺水溶液、硫酸镁、乙酸乙酯、甲醇。1.2实验过程 .仅易yoCH .HNH_ A基NHCH,1.2.13-胺基甲基四氢呋喃的合成“cI~oN.9>催化剂。MN oH在四口瓶中投入62.7 g(0. 62 mol)3-胺基甲CN基四氢呋喃,200 g去离子水进行搅拌,在冰浴下滴YOH 10%NaOH汇> CN加62. 86 g 36%的盐酸(0.62 mol), 加入完之后,依次加入74.1 g(0. 62 mol)的0-甲基-N-硝基异.-CN LiAIH. 9 >-CHNH2脲、0.1 mol/L的稀盐酸250.5 g(0. 025 mol) ,使得反应体系的pH值为7,室温反应18 h,反应结束后,用400 g氯仿进行萃取,用无水硫酸镁进行干燥,负催化剂二异丙基氨基锂的制备:在四口瓶中分压脱溶,烘干得到107.05 g(0. 525 mol) 白色结晶产别加入1 200gTHF,111.3g(1.1 mol)二异丙胺,用物,收率84. 68% ,熔点62.4~63.3 C。氮气吹扫反应体系后,降温至0 C ,向反应瓶内缓慢在装有回流管、温度计、滴液漏斗的四口瓶中加滴加420 mL(1.05 mol)2.5 mol/L正丁基锂的正已人 100 g(0.493 mol)1 -甲氧基-2-硝基-3-(四烷溶液,混合体系搅拌15 min后降温至-78 C。氢-3-呋喃甲基)胍、300 g去离子水,进行搅拌,催化剂制备好后向釜中加入89.5 g(1 mol)3 -在冰浴下缓慢滴加76. 1 g(0. 98 mol )40%的甲胺水氯丙腈,反应体系搅拌20 min ,缓慢滴人160 g(3. 64溶液,滴加完毕,室温搅拌反应3 h,反应结束后,用mol)环氧乙烷,反应液继续在- 789C搅拌反应1 h,稀盐酸调节体系pH值为6 ~7,然后用300 g氯仿进然后升至室温,搅拌反应1.5 h,用饱和的氯化铵淬行萃取分离，无水硫酸镁干燥,负压脱溶,，所得粗品灭反应并用乙醚进行萃取,合并有机层,用水和饱和用混合溶剂乙酸乙酯:甲醇为50: 1( 体积比)进行氯化钠溶液洗涤,并用无水硫酸钠进行干燥，负压抽重结晶,烘干得到90.6g(0.448mol)白色结晶产滤,蒸除乙醚后,可得到无色透明液体106.8 g(0. 8物,收率90.87% ,熔点99.8~101 C。mol) ,收率80%。'H - NMR ( 600MHz , CDCl; )δ( ppm):1.64 ~在装有电动搅拌器、温度计和回流冷凝管的四1.69(1H, m),2.09 ~2.15( 1H,m),2.59 ~2.63口烧瓶中，加入66.75 g(0.5 mol)2-氯甲基-4-(1H,m) ,2.95(3H,d,J=5.4 Hz),3. 34(2H,s),3.羟基-丁腈,搅拌下加热至50~60C,缓慢滴加64~3.77(3H,m) ,3.90~3.94(1H,m)。10%的NaOH溶液200 g(0.5 mol),约1 h加完,在IR( KBr)分析可知:3 339、3 280 cm~' 处为N-60C下继续反应1h,静置分层,分离出NaCl水溶.H键伸缩振动吸收峰,1618cm-' 处为C-N键伸液,得粗产物,常压蒸馏提纯得3-腈基四氢呋喃缩振动吸收峰,1 316cm~ 处为N- -NO2 键伸缩振动40.5g,收率83.5%。在500 mL干燥的四口烧瓶中,加入76 g(2吸收峰,1231cm~ 1处为- -O-键伸缩振动吸收峰，mol)氢化铝锂和76 mL无水乙醚，加热至回流，然后1 169cm-' 处为C- -N键伸缩振动吸收峰。滴入97 g(1 mol)3 -腈基四氢呋喃与200 mL乙醚2结果与讨论组成的混合液,滴加完后继续回流反应完全(TLC跟踪),冷却,将反应液小心倾人2 L含冰的20%的2.1中国煤化工合成过程氢氧化钠溶液中,搅拌均匀，滤去不溶物,减压浓缩MHc N MH Gz酯.氯乙酸乙酯为起滤液,静置,过滤得白色固体粗产品,氯仿重结晶,烘始原料,制备3-羟甲基四氢呋喃,与对甲苯磺酰氯干后得目标产品86.05g,含量为99.6%,收率为合成3-羟甲基四氢呋喃对甲苯磺酸酯,所生成的84.86%。产物再与邻苯二甲酰亚胺钾盐经Gabriel法制备中1.2.2 呋虫胺的合成间体，经碱性条件下水解得到3-胺基甲基四氢呋第12期刘补娥:呋虫胺的合成●27.喃,反应步骤多,反应收率较低,只有19.6%。采用现代农药,2008,7(6):12-14.3-氯丙腈和环氧乙烷为原料,制备3-胺基甲基四[2] 程志明.烟碱类杀虫剂的工业化合成方法[C].中国化氢呋喃,反应步骤少、过程中产生的三废少、收率高工学会农药专业委员会第十三届年会论文集,665 -669.达到56%以上。[3] 河原●信行,直井●敦子,白石●史郎殺虫组成物:2.2呋 虫胺的合成JP ,8217606[P].1996 -08 -27.采用0-甲基-N-硝基异脲制备呋虫胺,反[4] Wakita K, Kinoshita K, YaSui N, et al. Synthesis and应只需两步,反应过程中产生的三废少,操作简便,structure - activity relationships of dinotefuran deriva -有较高的收率。冰浴条件下得到白色粉末状中间体tives :modification in the nitroguanidine part [ J]. Pestic0-甲基-N-硝基-N'-(3-四氢呋喃甲基)异Sci ,2004 ,29(4) :348 -355.脲,产率为85%,中间体无需提纯,可直接与甲胺溶[ 5] KandoY , Uneme H , Minamida I. Synthetic intermediates液反应，得到目标产物,收率为91%,两步收率达到for the preparation of N, N' - disubstituted Isothiourea77%。derivatives and ncyelic ( methyl) - N'- disubstituted iso-thiourea derivatives :US ,6160126[P].2000-12-12.3结论[6] Uneme H, Konobe M，Ishizuka H ,et al. Process for produ-cing guanidine derivatives ，intermediates therefore and采用3 -氯丙腈和环氧乙烷为原料,制备3-胺their production: W0 ,9700867[P]. 1997-01 -09.基甲基四氢呋喃,从而为中间体3-胺基甲基四氢[7] 小高●建次,木下●勝敏,騶田.健夫.殺虫性亍卜与呋喃的合，成提供了一种新的思路。对呋虫胺的合成匕卜口7元誘導体:JP,7I73157[P]. 1995-07-11工艺路线进行分析比较,考虑到工业生产中原料来源、成本优势及三废情况，选用合适的合成路线,并[8] 小泉●文明,松野.裕泉,新井●清司.殺虫活性存有在相关文献的基础.上进行工艺改进,从而使其具有寸为于卜七卜口7乡二儿誘導体新规裂造中间体较高的收率，总收率达到43%,为呋虫胺提供了一李提供市为:JP,2000095748[P].2000 -04 -04.[9] T R Hoye,J T North,LJ Yao. A total synthesis of ( + )种新的合成方法。- xestospongin a/( + ) - araguspongine D[J].J Am参考文献:Chem Soc , 1994 ,116(6) :2617 - 2618.[1] 戴炜锷，蒋富国.第三代烟碱类杀虫剂呋虫胺的合成.惠生工程荣获国家优质工程金质奖近日,由惠生工程提供总承包服务的中石油共享系统等,在项目管理与技术方面积极创新,独山子石化分公司改扩建炼油及新建乙烯工程在质量安全、进度与成本不同维度均达成既定目荣获2014 -2015年度国家优质工程金质奖。标。在此工程中,惠生工程负责乙烯裂解炉、全惠生.工程凭借该项目曾陆续获得了上海建密度聚乙烯和丁苯橡胶三个装置的总承包工作。设工程金属结构“金钢奖”、中国建筑钢结构“金该项目从2006年6月陆续开工,到2009年6月奖”(国家优质工程)、 中国建筑业协会和11家15日中交,期间历经3个冬休期共约12个月， 行业建设协会联合评选的“新中国成立60周年圆满实现高标准中交和化工投料关键节点,完成百项经典暨精品工程”等荣誉。.了工程建设目标并实现一次开车成功。国家优质工程奖是我国工程建设质量方面此外,惠生工程对群组工程项目采用矩阵管设立中国煤化工荣誉奖励,已成为.理模式，充分采用信息化手段,包括开发应用项工禾HCNMHG示范。在此次的创目管理平台、在大型集群式项目上应用MARIAN建国家优质工程总结表彰大会上,共有225个项材料控制软件、使用完善的文档信息管理及资源目获国家优质工程奖,其中金质奖8个。