一種氟啶脲的合成方法及其用於製備殺蟲劑的用途與流程

2023-07-04 10:08:56 3

本發明屬於農藥製劑技術領域，具體涉及一種氟啶脲的合成方法，並進一步公開其用於製備殺蟲劑的用途。

背景技術：

氟啶脲，純品為白色或黃白色無味結晶粉末，熔點226.5℃(分解)，難溶於水，易溶於酮類、芳烴及醇類；在光和熱下穩定，在中性及弱酸性條件下穩定，遇鹼易分解。

氟啶脲為苯甲醯脲類氟代氮雜環殺蟲劑，是廣譜性殺蟲劑，有胃毒、觸殺(抑制幾丁質合成)作用，滲透性較差，無內吸作用，具有作用機理獨特、高效、毒性極低、對環境友好等顯著特點。

氟啶脲的作用機理是通過抑制幾丁質合成以阻礙昆蟲的正常蛻皮，使卵的孵化、幼蟲蛻皮及蛹發育畸形，以及成蟲羽化、產卵受阻，從而達到殺蟲的效果。氟啶脲可用於蔬菜、棉花、茶樹、果樹、松樹等作物的防治，對多種鱗翅目害蟲及雙翅目、直翅目、膜翅目害蟲有效，主要用於防治菜青蟲、小菜蛾、棉鈴蟲、蘋果桃小食心蟲及松毛蟲等的防治。氟啶脲對害蟲藥效高、防治效果顯著，特別對蔬菜害蟲的防治，將成為取代現在所用高毒農藥的理想品種之一，為綠色食品的生產提供了一個新的殺蟲劑品種。

目前，氟啶脲的合成主要是以2,6-二氯-4-氨基苯酚為原料，與2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶經醚化反應得到3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基)苯胺；並進一步與2,6-二氟苯甲醯胺和固體光氣的反應產物--2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯進行反應，經過縮合反應得到目標產物氟啶脲。但是，該方法一方面合成產物的反應總收率約為95％，仍然有待於進一步提高；另一方面，該兩步反應需要在不同的溶劑中進行反應，每步驟均需要對溶劑進行回收處理後才能進行，無形中增加了工藝的複雜程度。

技術實現要素：

為此，本發明所要解決的技術問題在於提供一種氟啶脲的合成方法，以解決現有技術中氟啶脲合成收率有限、合成工藝複雜的問題。

為解決上述技術問題，本發明所述的一種氟啶脲的合成方法，包括如下步驟：

(1)取2,6-二氯-4-氨基苯酚和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶為原料，並加入無水碳酸鉀和N,N-二甲基乙醯胺溶劑混勻，在活性催化劑作用下，於60-70℃進行醚化反應，得到醚化物3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺；

(2)將上述反應物冷卻至室溫並滴加2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯原料，隨後升溫至40-50℃進行保溫反應，得淡黃色固體，即為氟啶脲。

所述步驟(1)中，所述活性催化劑為ZSM分子篩催化劑。

所述步驟(1)中，所述ZSM分子篩的矽鋁比SiO2/Al2O3為80-100。

所述步驟(1)中，所述活性催化劑的添加量佔所述2,6-二氯-4-氨基苯酚和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶原料總量的0.5-0.8wt％。

所述步驟(1)中，所述2,6-二氯-4-氨基苯酚、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶和2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯原料的摩爾比為1-1.2：0.8-1：1-1.2。

所述無水碳酸鉀的加入量佔所述2,6-二氯-4-氨基苯酚和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶原料總量的30-35wt％。

所述N,N-二甲基乙醯胺溶劑的添加量不受限制，僅以充分攪拌均勻為準。

所述步驟(1)中，所述反應原料2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶按照如下方法製得：

以3-甲基吡啶為原料，將其蒸汽與四氯化碳蒸汽混合，並通入氯氣於350-400℃進行氯化反應，收集產品用稀氨水洗滌後用無水硫酸鈉乾燥，脫除四氯化碳得油狀粗品，即為中間體2-氯-5-三氯甲基吡啶；

將所得2-氯-5-三氯甲基吡啶，加入催化劑後升溫至150-160℃，通入氯氣進行重氯化，反應結束後加入苯稀釋反應液，用水洗滌後乾燥有機相，減壓蒸除苯後，經精餾得油狀產品，即為中間體2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶；

取中間體2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶，加入催化劑後升溫至170℃，通入無水氟化氫氣體，反應結束後用5％的碳酸氫鈉溶液中和，分出有機相，經水洗、乾燥得粗品，即為所需原料2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶。

所述步驟(1)中，所述反應原料2,6-二氯-4-氨基苯酚按照如下方法製得：

以對硝基酚為原料，加入溶劑中溶解，然後升溫至回流，並在此溫度下通入氯氣反應，反應結束後減壓脫除溶劑，得到黃色固體，將此黃色固體高壓加氫還原處理，即得所需原料2,6-二氯-4-氨基苯酚。

所述步驟(2)中，所述反應原料2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯按照如下方法製得：

以2,6-二氟苯甲醯胺為原料，溶於二氯乙烷溶劑，並在低於0℃下滴加草醯氯的二氯乙烷溶液，於室溫下反應至結束後，緩慢升溫至70℃繼續反應，真空脫溶後的淺褐色液體，即為所需原料2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯。

本發明還公開了所述方法用於製備含氟啶脲殺蟲劑的用途。

本發明還公開了一種製備含氟啶脲殺蟲劑的方法，包括所述的製備氟啶脲的方法。

本發明所述合成氟啶脲的方法，以現有技術中常規合成線路為基礎，以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶、2,6-二氯-4-氨基苯酚，以及2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯為合成原料，並以N,N-二甲基乙醯胺為反應溶劑，在ZSM分子篩催化劑的作用下，不僅可以實現氟啶脲的合成，同時可以僅在同一反應溶劑下實現反應進行，避免了現有技術中兩步法合成氟啶脲需要逐步回收溶劑導致工藝複雜的問題，同時產物的合成產率較現有技術工藝進一步提高，且產物含量較高。

具體實施方式

本發明所述製備氟啶脲的合成方法，所使用的原料2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶、2,6-二氯-4-氨基苯酚，以及2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯均為現有技術中的市售產品，各原料均在國內市場有售可購。本發明下述實施例中所述合成方法，涉及的反應原料可以購買市售原料，也可以按照現有技術中公開的已知方法進行自行合成。

實施例12,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的合成

所述原料2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶為合成氟啶脲的關鍵中間體原料，國內外均公開了諸多成熟的合成方法，具體可包括以2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶為原料、或以3-甲基吡啶為原料，也有以2-氯-5-三幅甲基吡啶為原料的合成方式。浙江工業大學袁其亮研究的碩士學位論文《農藥中間體2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的合成工藝研究》一文中詳細記載了現有技術中製備2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的多種具體方法。

本發明下述實施例中2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶原料採用自行合成的方式，即採用其中記載的焦素霞等發表的以3-甲基吡啶為原料合成2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的方式，具體包括如下步驟：

在特製的反應容器中，從進口一緩慢的通入22.4g 3-甲基吡啶與212ml四氯化碳的混合蒸汽，從進口二通入氯氣，在350-400℃進行氯化反應10s，收集的產品用稀氨水洗滌後用無水硫酸鈉乾燥，脫除四氯化碳得油狀粗品，即為中間體2-氯-5-三氯甲基吡啶，收率為75.3％，經精餾後收率為50％，含量大於90％；

將所得2-氯-5-三氯甲基吡啶46.2g，加入催化劑後升溫至150-160℃，緩慢通入乾燥的氯氣進行重氯化，反應6h，加入苯稀釋反應液，用水洗滌後乾燥有機相，減壓蒸除苯後，經精餾得油狀產品50.3g，即為中間體2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶，收率為90％，含量為95％；

取中間體2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶50g，加入催化劑後升溫至170℃，緩慢通入無水氟化氫氣體，反應11h，反應結束後用5％的碳酸氫鈉溶液中和，分出有機相，經水洗、乾燥得粗品，即為所需原料2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶，含量為85％，收率為65％。

實施例22,6-二氯-4-氨基苯酚的合成

所述反應原料2,6-二氯-4-氨基苯酚為常見的農藥中間體原料，也是常規市售產品，也可按照現有技術中方法自行合成。阮文林等公開了可行的製備2,6-二氯-4-氨基苯酚的方法，即可以2,6-二氯苯酚為原料進行合成。本發明下述實施例中所用原料也可以按照蔣愛忠等《高效殺蟲劑氟啶脲合成研究》中公開的製備2,6-二氯-4-氨基苯酚的方法，即按照如下方法製得：

在四口燒瓶中，加入對硝基酚為原料，加入溶劑中攪拌溶解，然後升溫至回流，並在此溫度下通入氯氣反應4h，反應結束後減壓脫除溶劑，得到黃色固體，將此黃色固體投入高壓釜進行高壓加氫還原處理1h，即得所需原料2,6-二氯-4-氨基苯酚。

實施例32,6-二氟苯甲醯異氰酸酯的合成

所述反應原料2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯也是現有技術中比較常見的原料中間體，可是市場購買。本發明下述實施例中所用原料也可以按照蔣愛忠等《高效殺蟲劑氟啶脲合成研究》中公開的製備2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯的方法，即按照如下方法製得：

在250ml四口燒瓶中，加入18.3g 2,6-二氟苯甲醯胺為原料，溶於150ml二氯乙烷溶劑，攪拌下在低於0℃下滴加28.2g草醯氯的30ml二氯乙烷溶液，滴加完草醯氯後，於室溫下反應2h，然後緩慢升溫至70℃繼續反應3h，真空脫溶後的淺褐色液體，即為所需原料2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯。

實施例4氟啶脲的製備

本實施例所述的氟啶脲的合成方法，包括如下步驟：

(1)在醚化釜中，加入2,6-二氯-4-氨基苯酚19.2g和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶25.2g為原料，並加入無水碳酸鉀17.2g和N,N-二甲基乙醯胺溶劑190ml混勻，在ZSM分子篩(矽鋁比SiO2/Al2O3為80-100)活性催化劑(0.36g)作用下，於60-70℃進行醚化反應6h，反應結束後將產物過濾，取濾液，即得到含有醚化物3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺的反應物；

(2)將上述反應物冷卻至室溫，並滴加2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯原料19.5g，隨後升溫至40-50℃，進行保溫反應，過濾並取濾液減壓脫除溶劑，得淡黃色固體，經產物鑑定即為氟啶脲。計算產物收率為97.2％，產物含量97.6％。

實施例5氟啶脲的製備

本實施例所述的氟啶脲的合成方法，包括如下步驟：

(1)在醚化釜中，加入2,6-二氯-4-氨基苯酚17.8g和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶29g為原料，並加入無水碳酸鉀14g和N,N-二甲基乙醯胺溶劑200mL混勻，在ZSM分子篩(矽鋁比SiO2/Al2O3為80-100)活性催化劑(0.24g)作用下，於60℃進行醚化反應6h，反應結束後將產物過濾，取濾液，即得到含有醚化物3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺的反應物；

(2)將上述反應物冷卻至室溫，並滴加2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯原料18.3g，隨後升溫至40℃，進行保溫反應，過濾並取濾液減壓脫除溶劑，得淡黃色固體，即為氟啶脲。計算產物收率為95.3％，產物含量97％。

實施例6氟啶脲的製備

本實施例所述的氟啶脲的合成方法，包括如下步驟：

(1)在醚化釜中，加入2,6-二氯-4-氨基苯酚21.4g和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶23.2g為原料，並加入無水碳酸鉀13.38g和N,N-二甲基乙醯胺溶劑210ml混勻，在ZSM分子篩(矽鋁比SiO2/Al2O3為80-100)活性催化劑(0.27g)作用下，於70℃進行醚化反應6h，反應結束後將產物過濾，取濾液，即得到含有醚化物3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺的反應物；

(2)將上述反應物冷卻至室溫，並滴加2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯原料22g，隨後升溫至50℃，進行保溫反應，過濾並取濾液減壓脫除溶劑，得淡黃色固體，即為氟啶脲。計算產物收率為96.1％，產物含量97.2％。

實施例7氟啶脲的製備

本實施例所述的氟啶脲的合成方法，包括如下步驟：

(1)在醚化釜中，加入2,6-二氯-4-氨基苯酚19.6g和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶26.1g為原料，並加入無水碳酸鉀14.6g和N,N-二甲基乙醯胺溶劑220ml混勻，在ZSM分子篩(矽鋁比SiO2/Al2O3為80-100)活性催化劑(0.32g)作用下，於60-70℃進行醚化反應6h，反應結束後將產物過濾，取濾液，即得到含有醚化物3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧)基苯胺的反應物；

(2)將上述反應物冷卻至室溫，並滴加2,6-二氟苯甲醯異氰酸酯原料20.1g，隨後升溫至40-50℃，進行保溫反應，過濾並取濾液減壓脫除溶劑，得淡黃色固體，即為氟啶脲。計算產物收率為97.5％，產物含量98.2％。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。