噻蟲嗪的合成研究

潘啟玉,徐金霞

（安徽省化工研究院，安徽合肥230041）

噻蟲嗪（圖1）是瑞士諾華公司開發(fā)的煙堿類殺蟲劑，具有較高的活性、更高的安全性和更廣的活性譜，主要用于煙草、馬鈴薯、大豆、玉米、水稻等作物[1]，結(jié)構(gòu)如下：

圖1 噻蟲嗪的結(jié)構(gòu)

噻蟲嗪的合成線路甚多[1-3]，其主要有兩種:第一種以2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪為中間體合成；第二種以2-芐硫基-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪為中間體合成。第一種方法中的關鍵中間體2-氯-5-氯甲基噻唑性質(zhì)不穩(wěn)定，具有刺激性，對個別敏感體質(zhì)的人過敏；第二種方法以2-芐硫基-5-氯甲基噻唑作為中間體，其性質(zhì)較穩(wěn)定，且不具有致敏性，但其合成步驟較長，相對總收率偏低，且使用的原料芐硫醇價格較高，因此，不適合工業(yè)化合成。本文仍選用2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3, 5-噁二嗪為中間體合成噻蟲嗪。

圖2 噻蟲嗪的合成路線一

圖3 噻蟲嗪的合成路線二

1 實驗部分

1.1 原料和儀器

2,3-二氯丙烯，工業(yè)級；硫氰酸鈉，分析純；二氯甲烷，分析純；硫酰氯，化學純；甲級硝基胍，化學純；甲酸，88%，化學純；多聚甲醛，化學純；碳酸鉀，分析純；碘化鉀，分析純；乙腈，分析純；甲苯，分析純。

安捷倫 1120，美國。色譜柱為 Agilent TC-C18（2），5 μm，4.6*250mm，流動相為甲醇/水（V/V）=5∶95。

1.2 實驗步驟

（1）2-氯-5-氯甲基噻唑咪唑的合成[4]（以2,3-二氯丙烯、硫氰酸鉀為原料合成中間體2-氯-5-氯甲基噻唑咪唑）

116.7 g硫氰化鉀、2 g四丁基溴化銨溶于200 mL水中，再將111 g 2,3-二氯丙烯溶于100 mL甲苯中，緩慢滴加至其中，完畢后升溫至80℃，回流反應5 h，TLC檢測取代反應完全，分離出甲苯相，甲苯相以清水洗滌2次，飽和食鹽水洗滌1次，干燥后110℃加熱重排6 h，減壓蒸干甲苯，再蒸餾出2-氯丙烯基異硫氰酸酯118.7 g。將異硫氰酸酯溶于100 mL二氯甲烷中，冰水浴下逐滴加入140 g氯化砜，控制體系溫度低于40℃，伴隨反應放出大量氯化氫氣體，滴加完畢，繼續(xù)攪拌1 h，氣相色譜檢驗反應完全后，分別加入100 mL水兩次，100 mL飽和碳酸鈉溶液1次，攪拌下洗滌過量的酸，蒸去二氯甲烷，剩余物抽濾，收集產(chǎn)品為無色粘稠液體，稱重為121.1 g，收率為 72%。

圖4 中間體2-氯-5-氯甲基噻唑咪唑的合成

（2）3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪的合成[5]

18 g甲基硝基胍、75 g多聚甲醛溶于161 g甲酸中，加入少量的無機強酸，升溫至80℃，攪拌6 h，蒸去甲酸，以氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至中性，析出大量白色固體，洗滌，干燥，稱重得136 g，收率合計85%。

圖5 中間體3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪的合成

（3）噻蟲嗪的合成

由于中間體2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪合成噻蟲嗪是一個典型的親核取代反應，我們選用碳酸鉀作為縛酸劑，碳酸鉀的用量會影響產(chǎn)品的收率和質(zhì)量，過量的碳酸鉀會加快反應速率，縮短反應時間，但也會導致中間體2-氯-5-氯甲基噻唑分解；碳酸鉀用量過低，反應速率降低，產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率也較低，最終導致產(chǎn)品的收率降低。通過優(yōu)化條件，找到碳酸鉀適宜用量的實驗條件。1.85 g3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪，1.68 g 2-氯-5-氯甲基噻唑，2.76 g碳酸鉀溶于10 mL碳酸二甲酯中，升溫至60℃～65℃，攪拌12 h，TLC跟蹤反應，2-氯-5-氯甲基噻唑耗盡時，停止反應，加入水相溶解無機鹽，分出有機相，蒸干溶劑得淡黃色粉末2.47 g，產(chǎn)率84%。

2 結(jié)論

本文選用2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪為中間體合成噻蟲嗪。通過反應條件優(yōu)化，以2,3-二氯丙烯、硫氰酸鉀合成中間體2-氯-5-氯甲基噻唑的收率為72%，以甲基硝基胍、多聚甲醛合成中間體3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪的收率為85%，中間體2-氯-5-氯甲基噻唑、3-甲基-4-硝基亞胺基四氫-1,3,5-噁二嗪合成噻蟲嗪的收率為84%。