《武汉工程大学学报》 2016年05期
415-418
出版日期：2016-11-02
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
杀螨隆的合成
1 引 言杀螨隆（diafenthiuron）又名丁醚脲，属于硫脲类低毒杀虫杀螨剂，对光稳定，具有触杀和胃毒作用，无内吸作用，有渗透性，与现有的杀虫剂没有交互抗性的问题，可防治螨类、粉虱、蚜虫、叶蝉等害虫，对高抗菊酯棉蚜、小菜蛾防效好，广泛用于果树、蔬菜、棉花、叶菜及观赏植物的虫害防治［1-2］. 杀螨隆与其它杀虫、杀螨剂联合使用具有突出的增效作用［3-6］. 我国杀螨剂品种单一，长期使用高毒有机磷及氨基甲酸酯类杀螨剂，这些品种的长期使用，导致螨虫抗性增加，使用量大大增加，增加了用药成本，影响了防效，严重污染了环境. 市场急需活性高、毒性低、作用机制新颖的杀螨剂，杀螨隆具有上述特点，具有较大的发展潜力. 杀螨隆系硫脲类杀虫、杀螨剂，1982年由瑞士诺华公司开发，2000年以来，我国对其进行了仿制研究，发现原工艺由于生产条件苛刻，收率低、成本高，限制了其推广应用［7-14］. 本研究以2，6-二异丙基苯胺为起始原料，通过5步反应合成杀虫杀螨剂—1-叔丁基-3-（2，6-二异丙基-4-苯氧基苯基）硫脲. 2 实验部分2.1 试剂和仪器2，6-二异丙基苯胺，甲醇，醋酸，溴素，甲苯，苯酚，二甲苯，三乙胺，叔丁胺，三甲苯，氢氧化钠，喹啉酮，氢氧化钾，硫氢化钠，均为分析纯试剂. SHZ-CB型循环水真空泵，巩义英峪予华仪器厂；GC9790气相色谱仪，浙江福立分析仪器有限公司；RY-1熔点仪， 天津分析仪器厂；岛津10A高效液相色谱仪. 2.2 杀螨隆原药生产工艺流程该生产工艺在经小试、中试、大生产的基础上完成的，从基础原料2，6-二异丙基苯胺开始，其主要有5步反应，具体工艺流程如图1所示，经工业化生产证明该工艺可操作性强，安全性高， 发展前景好. 3 结果与讨论3.1 中间体2，6-二异丙基-3-溴-苯胺的合成 其合成路线为：于250 mL三口烧瓶加入甲醇84 g，醋酸10 g （165 mmol），在搅拌时滴加2，6-二异丙基苯胺27.9 g （150 mmol）. 在冰盐浴（-5 ℃～0 ℃）下于１h内滴加28 g溴素（174 mmol）. 反应约１h后， 用气相色谱仪分析至转化率达98%以上，蒸馏去甲醇和醋酸， 降温至60 ℃，加入75 g甲苯，冷却至10 ℃恒温，用质量分数10％氢氧化钠溶液调节pH 9～11，分液，取上层溶液浓缩备用. 3.2 2，6-二异丙基-3-苯氧基苯胺的合成 其合成路线为：在250 mL三口烧瓶中加入12 g氢氧化钾（176 mmol）和100 g甲苯（1 076 mmol），机械搅拌，加热至100 ℃溶解， 升温至135 ℃时，加入99 g苯酚（1 043 mmol），共沸脱水至完全，蒸馏去甲苯， 在140 ℃下加入0.7 g催化剂，于1 h～2 h内滴加2.2中所得溶液，恒温150 ℃ 2 h，蒸馏去苯酚，用气相色谱仪分析转化率. 降温至100 ℃加入100 mL质量分数 96.3%二甲苯，过滤，在滤液中加水90 g，分液， 有机层滴加质量分数36％浓盐酸30 g （255 mmol），恒温20 ℃ 约4 h，过滤，以二甲苯洗涤固体，得灰白色固体43.6 g. 3.3 中间体2，6-二异丙基-4-苯氧基苯基硫脲的合成 其合成路线为：于500 mL三口烧瓶中顺序加入质量分数36％浓盐酸1.4 mL，13 g硫氢化钠（159 mmol），43.6 g 2，6-二异丙基-4-苯氧基-苯胺，200 g二甲苯，1.4 g水，机械搅拌，恒温90 ℃， 反应3 h后每隔1 h补加0.3 mL质量分数浓盐酸， 继续反应1 h， 降温至50 ℃加水100 mL，冷却至20 ℃以下结晶，过滤，分别顺序以水40 g，二甲苯40 g洗涤固体，得浅黄色晶体，干燥得灰白色晶体38.1 g. 3.4 中间体4-苯氧基-2，6-二异丙基苯基异硫氰酸酯的合成其合成路线为：于250 mL的三口烧瓶中加入67.1 g三甲苯（80 mmol），28.1 g干燥的2，6-二异丙基-4-苯氧基苯基硫脲，搅拌升温至150 ℃左右， 在该温度下反应8 h，微负压抽出氨气， 冷却到30 ℃以下，抽滤，滤液浓缩除三甲苯，下一步反应备用. 3.5 1-叔丁基-3-（2，6 -二异丙基-4-苯氧基苯基）硫脲（杀螨隆）的合成其合成路线为：于250 mL三口烧瓶中加入10 g叔丁胺（为136 mmol），46 g三乙胺，3.4所得溶液，机械搅拌，恒温至50 ℃，反应约6 h， 蒸馏去出三乙胺，叔丁胺，降温至60 ℃，加入73.1 g石油醚（60 ℃～90 ℃），冷却结晶，过滤，以40 g石油醚洗涤，得灰白色固体产品32.8 g（97.5%，HPLC），以2，6-二异丙基苯胺计总收率55.6%. 3.6 合成方法讨论目前杀螨隆的合成工艺主要有硫代光气法， 以2，6-二异丙基-4-苯氧基苯胺与硫代光气反应生成异硫氰酸酯， 这个中间体是合成杀螨隆的关键中间体， 该中间体与叔丁胺反应合成杀螨隆， 由于硫代光气安全性差， 成本高， 发展前景有限. 另一种方法为二硫化碳法， 也就是2，6-二异丙基-4-苯氧基苯胺与二硫化碳反应生成硫脲， 然后异构化为异硫氰酸酯， 与上面介绍的方法相同完成最终反应， 该方法要用到转位试剂且溶剂难以回收， 收率低， 生产成本高［15］. 本研究的工艺克服了以上两种工艺的不足， 以2，6-二异丙基-4-苯氧基苯胺与硫氰化钠反应生成硫脲， 然后在150 ℃左右条件下， 将硫脲异构化为异硫氰酸酯， 与叔丁胺反应生成杀螨隆，该工艺的特点是操作简单，中间体无需提纯，收率高，成本低，最终产品纯度高，经HPLC测定有效成分含量 > 97%，以2， 6-二异丙基苯胺计总收率55.6%. 4 结 语本研究以2， 6-二异丙基苯胺为起始原料，通过溴化，醚化，硫脲化，热解，缩合五步反应合成了高效，低毒，安全的杀虫杀螨剂—1-叔丁基-3-（2， 6-二异丙基-4-苯氧基苯基）硫脲，总收率 > 55%，杀螨隆成品纯度达97.5%. 该工艺实现了工业化生产，产品受到国内外用户的好评， 取得了较好的经济效益.