環(huán)唑醇卡賓反應(yīng)條件優(yōu)化

樹 浩

（江蘇劍牌農(nóng)化股份有限公司，江蘇 鹽城 224700）

1 前言

環(huán)唑醇（Cyproconazole，CCZ）是瑞士山道士公司（Sandoz AG）開發(fā)的三唑類殺菌劑，是麥角甾醇脫甲基化抑制劑，具有預(yù)防和治療的作用，對(duì)禾谷類作物、咖啡、甜菜、果樹和葡萄上的白粉菌屬、銹菌目、孢霉菌屬、喙孢屬、殼針孢屬、黑星菌屬病菌均有效，可防治谷類和咖啡銹病，谷類、果樹和葡萄白粉病，花生、甜菜葉斑病，蘋果黑星病和花生白腐病，還可以與其它殺菌劑混用。環(huán)唑醇 1989 年在法國(guó)首先作為麥類葉面噴施的殺菌劑推出，后來(lái)作為種子處理劑，廣泛用于西歐、美國(guó)的冬麥和棉花的種子處理。[1-2]

卡賓（Carbene）反應(yīng)，又稱碳賓、碳烯。通常由含有容易離去基團(tuán)的分子消去一個(gè)中性分子而形成。一般以R2C：表示，與碳自由基一樣，指碳原子上只有兩個(gè)價(jià)鍵連有基團(tuán)，還剩兩個(gè)未成鍵電子的高活性中間體，屬于不帶電荷的中性活潑中間體?？ㄙe是H2C：和它的取代衍生物的通稱?？ㄙe的壽命遠(yuǎn)低于1 秒，只能在低溫下捕集，在晶格中加以分離和觀察。它的存在已被大量實(shí)驗(yàn)所證明?？ㄙe在有機(jī)合成中有廣泛的應(yīng)用，主要用于增長(zhǎng)碳鏈，制取小環(huán)烷烴，制取多環(huán)。

環(huán)丙唑醇的重要中間體環(huán)酮—1-（4-氯苯基）-2-環(huán)丙基丙酮是由1-（4-氯苯基）-2-環(huán)丙基丙-1-醇氧化得來(lái)的，而化合物1-（4-氯苯基）-2-環(huán)丙基丙-1-醇是由1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷反應(yīng)得來(lái)。所以本文重點(diǎn)研究了1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷的反應(yīng)。通過(guò)條件篩選，選擇最優(yōu)合成條件，氣相收率可達(dá)94%。[3]

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

儀器：氣象色譜儀（日本島津公司）；DF-101S 恒溫加熱磁力攪拌器（河南予華儀器公司）；S212 機(jī)械攪拌器（河南予華儀器公司）；攪拌棒，四口燒瓶，溫度計(jì)，恒壓滴液漏斗，回流管，瓶塞，燒杯等。

試劑：1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇（自主合成），鋅粉（工業(yè)級(jí)，98%，800 目），氯化亞銅（試劑級(jí)，98%），乙二醇二甲醚（工業(yè)級(jí)，99%），二溴甲烷（試劑級(jí)，98%），十二烷基苯磺酸（工業(yè)級(jí)，98%），鹽酸36%（試劑級(jí)），碳酸氫鈉(試劑級(jí)，99%)，甲苯（試劑級(jí)，99%），醋酸（試劑級(jí)，99%），紅鋁（試劑級(jí)，99%），乙酰氯（試劑級(jí)，99%），對(duì)甲苯磺酸（試劑級(jí)，99%）。[4-5]

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

（如圖1）在1L 四口瓶中加入60g 甲苯、96g 鋅粉、2.5g氯化亞銅和100g 乙二醇二甲醚，升溫回流15min，滴加4g SDBA 與80g 乙二醇二甲醚混合溶液回流15min，之后再加入1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇92g 回流，45分鐘左右加入160g 二溴甲烷，之后加入2g 氯化亞銅，在回流下保溫10～20 分鐘。[6]

保溫結(jié)束后，降溫到0℃加入15%鹽酸水溶液400g，再加水此時(shí)PH 在2 左右，攪拌30min，保持PH 不變，過(guò)濾，濾餅重2g 左右；分層，水層保留待用，物料層加入水200g，在加入乙二醇二甲醚200g，攪拌分層，在用3%碳酸氫鈉調(diào)PH 至5 左右，分層后，物料層加入水150ml，攪拌分層30 分鐘，去水層。第一次水層，用50ml 每次的甲苯提取兩次，分層，加入乙二醇二甲醚50g 再按上面步驟水洗，合并有機(jī)層；常壓蒸餾至90℃，降溫后，減壓至-0.095Mpa蒸餾，當(dāng)溫度至85℃時(shí)，得到1-（4-氯苯基）-2-環(huán)丙基丙-1-醇。[7]

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.3.1 溫度對(duì)反應(yīng)的影響（保溫時(shí)間與溫度對(duì)反應(yīng)含量的關(guān)系）

通過(guò)控制其他反應(yīng)條件都相同的的前提下，改變反應(yīng)溫度，獲得了一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（圖2），最終通過(guò)不同溫度下收率分析，60℃ 保溫時(shí)，原料基本不反應(yīng)，沒(méi)有產(chǎn)物生成。而且同一溫度下，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，收率越低。可能隨著時(shí)間延長(zhǎng)，其他未知副反應(yīng)較多，所得產(chǎn)物顏色比較深，收率明顯下降。通過(guò)數(shù)據(jù)比較，最佳反應(yīng)溫度為90℃，保溫1 小時(shí)以內(nèi)反應(yīng)最好，氣相含量達(dá)到92%。而繼續(xù)將溫度升高至110℃，隨著保溫時(shí)間的推移，氣相含量從87%逐漸下降，3 小時(shí)候氣相含量降至73%，通過(guò)對(duì)比得出結(jié)論反應(yīng)溫度90℃，保溫1 小時(shí)最佳。[8]

圖2 不同溫度下收率情況

2.3.2 催化劑對(duì)反應(yīng)影響

在90℃下，更換反應(yīng)中的催化劑，獲得了一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見圖3）。

圖3 不同催化劑下收率情況

目前已嘗試的催化劑有醋酸、紅鋁、乙酰氯、對(duì)甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸。通過(guò)圖中數(shù)據(jù)對(duì)比，不加催化劑時(shí)，反應(yīng)氣相收率為88%。而加了催化劑醋酸、紅鋁、乙酰氯、對(duì)甲苯磺酸時(shí)，收率反而降低。只有添加十二烷基苯磺酸的反應(yīng)收率較高，氣相收率達(dá)到了92%。所以我們選擇的最佳催化劑是十二烷基苯磺酸。

2.3.3 二溴甲烷與鋅粉同比例變化對(duì)含量影響

通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二溴甲烷、鋅粉為1eq時(shí)，氣相收率最低只有56%，而且原料還有40%未反應(yīng)，隨著將而溴甲烷與鋅粉的用量逐漸提高，氣相收率明顯升高，未反應(yīng)原料也顯著降低，當(dāng)二溴甲烷、鋅粉為2.5eq 時(shí)，氣相收率為91%，原料只剩0.5%未反應(yīng)。二溴甲烷、鋅粉投料量再提升3eq 時(shí)，收率變化不明顯。所以最經(jīng)濟(jì)的用量為二溴甲烷、鋅粉的最佳當(dāng)量為2.5（見表1）。[9]

表1 不同二溴甲烷、鋅粉用量下的收率情況

2.3.4 氯化亞銅的量與反應(yīng)影響

氯化亞銅作為路易斯酸，不同用量的反應(yīng)有極大的影響，故需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，摸索出最佳用量。在確定的反應(yīng)溫度下、催化劑種類、二溴甲烷與鋅粉用量下，選取了一部分?jǐn)?shù)據(jù)列于表2。

表2 不同氯化亞銅用量下的收率情況

結(jié)合實(shí)驗(yàn)證實(shí)，氯化亞銅不是越多越有利于反應(yīng)進(jìn)行。當(dāng)氯化亞銅為0.5eq 時(shí)，氣相收率只有74%，原料有12%未反應(yīng)；當(dāng)氯化亞銅為0.05eq 時(shí)，氣相收率89%，原料有2%未反應(yīng)，而氯化亞銅0.1eq 時(shí)，氣相收率最好，收率可達(dá)92%，原料完全反應(yīng)。所以，氯化亞銅最佳投料量為0.1eq。[10]

3 結(jié)論

綜合考慮，我們篩選的最優(yōu)條件：反應(yīng)溫度為90℃、催化劑為十二烷基苯磺酸、二溴甲烷和鋅粉為2.5eq、氯化亞銅為0.1eq。此時(shí)，反應(yīng)氣相收率最高，可以達(dá)到88～92%之間。