1氟蟲腈
由法國羅納普朗克公司研制,獲中國專利(CN86108643),該化合物專利於2006年2月19日到期;同時,拜耳公司的氟蟲腈及其中間體的制備方法也已獲得中國專利(CN95100789.0),該專利有效期將持續至2015。
氟蟲腈是壹種廣譜苯基吡唑類殺蟲劑,主要阻斷γ-氨基丁酸控制的氟代謝。它具有觸殺毒性、胃毒性和中等內吸作用,對鱗翅目、蠅類、鞘翅目等壹系列害蟲具有較高的殺蟲活性,且與現有殺蟲劑無交叉抗性。2005年,氟蟲腈全球銷售額為4.2億美元,在農藥品種銷售額中排名第四。
目前,工業化生產氟蟲腈主要有兩條合成路線。壹種是由2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺經重氮化得到重氮鹽,再與2,3-二氰基丙酸酯反應得到。其次,以2,6-二氯-4-三氟甲基苯肼為原料,與富馬腈反應,然後氧化得到產品。
1.1 2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺
2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺的合成路線主要有三條:①對三氟甲基苯胺法。對三氟甲基苯胺在溶劑中直接氯化得到2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺。這種方法簡單方便,但對三氟甲基苯胺的價格和生產成本都比較高,所以在國外主要使用。②對氯三氟甲苯法。對氯三氟甲苯與二甲基甲酰胺和NaNH2在壹定溫度和壓力下反應得到N,N-二甲基-對三氟甲基苯胺,然後在光照下氯化、脫甲基化、環化得到目標產物。這種方法步驟長,三廢量大。③3,4-二氯三氟甲苯法。以3,4-二氯三氟甲基苯胺為原料,與二甲基甲酰胺和氫氧化鈉在高壓釜中反應,在光照下經氯化脫甲基和環氯化得到產品。目前國內很多科研機構都在研發這條路線。該路線更合理,產品質量高,並在壹定程度上減少了三廢量。
1.2 2,6-二氯-4-三氟甲基苯肼
目前主要研究方向是對氯三氟甲基苯在氯化鐵存在下深度氯化得到3,4,5-三氯三氟甲基苯,再與水合肼反應得到2,6-二氯-4-三氟甲基苯肼。
1.3 2,3-二氰基丙酸乙酯
2,3-二氰基丙酸乙酯的合成方法主要有兩種:壹步法和壹步法。壹步法生產工藝復雜,產生對人體有害的有毒物質,三廢量比較大,目前主要采用壹步法生產。壹步合成工藝為:將氰化鈉與溶劑無水乙醇混合,充分溶解,加入多聚甲醛,溶解後加入氰乙酸乙酯,氰化鈉、多聚甲醛和氰乙酸乙酯的投料比為1:1:0.91(m:m)。然後用鹽酸酸化,萃取、洗滌得到粗品,最後精餾除去溶劑得到產品。目前國內有泰州天元化工有限公司等幾家企業采用該方法生產2,3-二氰基丙酸乙酯。
2溴蟲腈(溴蟲腈)
由美國三聚氰胺公司研發,在中國獲得專利授權(CN88106516.1),該專利將於2008年7月28日到期。德國巴斯夫公司獲得了溴蟲腈原藥和10%溴蟲腈懸浮劑在中國的臨時註冊。目前,江蘇龍登化工有限公司、廣東德利生物科技公司均有相關註冊。
溴蟲腈是壹種新型吡咯類廣譜殺蟲殺蟎劑,在植物表面有較強的滲透性,具有壹定的內吸活性、胃毒和觸殺毒性。可防治多種鱗翅目、雙翅目、鞘翅目、半翅目害蟲和蟎類,有效防治對氨基甲酸酯類、有機磷類和擬除蟲菊酯類殺蟲劑產生抗藥性的昆蟲。
溴蟲腈的主要合成方法有:①2-對氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈在光照下與溴反應,再與乙醇鈉反應得到;②芳基吡咯腈在叔丁醇鉀的作用下,在四氫呋喃中與氯甲基乙醚反應;③芳基吡咯腈與二乙氧基甲烷在DMF、三氯氧磷和三乙胺存在下反應。主要中間體是芳基吡咯腈,國內外的研究主要集中在以2-對氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈為原料的路線上。2.1 2-對氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈
關於芳基吡咯-3-腈的專利有很多報道。國外公司壹般以2-對氯苯基甘氨酸為原料,三氟乙酸酐為三氟乙酰化劑,環化成4-對氨基苯基-2-三氟甲基吡唑啉-5-酮,再與2-氯丙烯腈反應生成2-對氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈。國外在中國申請了很多專利,比如在三氯化磷和三乙胺存在下用三氟乙酸進行三氟乙酰化,或者用三氟乙酰氯代替三氟乙酸,選擇合適的極性溶劑和堿等。
國外也有研究者以對氯苯基三氟乙酰胺腈為原料,在酸的存在下與酰鹵反應生成惡唑烷的酰化衍生物,然後在堿性條件下與2-氯丙烯腈反應得到2-對氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈。
國內很多科研機構也做了很多研究,比如鄭州大學,大連理工大學。以對氯芐胺為基本原料,在三氯化磷存在下與三氯乙酸反應,經三氟乙酰化得到N-對氯芐基三氟乙酰胺。然後在三氯氧磷存在下氯化得到對氯芐基氯三氟乙酰亞胺;在堿的存在下,對氯芐基氯三氟乙酰亞胺與氯丙烯腈發生1,3偶極環加成反應得到2-對氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈。該路線雖然步驟多,但原料廉價易得,在國內具有較高的應用開發價值。
國內有報道,通過對氯苯氨基丙烯腈和三氟甲基丙酮溴化得到2-對氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈。這種方法雖然簡單,但原料來源困難。
3四氟菊酯(四氟菊酯)
該品種由拜耳公司研發,獲中國專利授權(CN88100834),專利有效期至2008年2月11日。拜耳公司取得了百奧靈原技術產品在中國的臨時註冊,國內相關註冊企業有江蘇常州康泰化工有限公司、揚農化工有限公司,四氟吡菊酯是壹種高效低毒的擬除蟲菊酯類殺蟲劑,具有吸入、觸殺和驅避活性,能快速擊倒蚊蟲。用作各種蚊香、蚊香片的原料,還能有效防治蒼蠅、蟑螂、粉虱,藥效遠高於s-生物丙烯菊酯。由於四氟硼酸鹽在室溫下具有較高的飽和蒸汽壓,因此也可用於制備野外和旅遊用殺蟲產品,從而將衛生殺蟲劑的應用從室內擴展到室外。
四氟菊酯的合成主要由2,3,5,6-四氟芐醇與吡啶和二氯菊酰氯在甲苯溶劑中反應制得。四氟芐醇是關鍵中間體,二氯菊酰氯是多種擬除蟲菊酯的通用中間體,國內多家企業如山東大成農藥化工有限公司均有生產,故主要介紹關鍵中間體四氟芐醇的合成。
四氟苯甲醇的合成比較困難。國外文獻報道生產四氟苯甲醇主要有兩條路線:①以四氟苯甲酸或四氟苯甲醛為原料合成四氟苯甲醇。如歐洲專利所述,1,2,4,5-四氟苯與正丁基鋰反應,然後與二氧化碳反應制備2,3,5,6-四氟苯甲酸,再用LiAlH4還原制備2,3,5,6。該方法工藝相對簡單,但反應條件苛刻,原料來源困難。②日本和中國的壹些專利文獻報道了由2,3,5,6-四氯對苯二甲腈合成四氟苯甲醇。具體工藝是以二甲基甲酰胺為溶劑,四氯對苯二腈與無水氟化鉀發生親核取代反應,生成2,3,5,6-四氟腈;然後在80%濃硫酸存在下,四氟腈發生水解反應,得到四氟對苯二甲酸;四氟芐二甲醇在三丁胺和氫氧化鈉存在下脫羧得到四氟苯甲酸;四氟苯甲酸在溶劑甲苯存在下與氯化亞碸反應得到四氟苯甲酰氯,四氟苯甲酰氯和硼氫化鈉在四氫呋喃存在下催化還原得到四氟芐醇。
目前江蘇揚農化工有限公司和江蘇省激素研究所能生產四氟苯甲醇。
芬吡肟酯;苯吡肟酸
該品種由日本農藥株式會社研發,獲中國專利授權(CN86108691),已於2006年2月26日到期。日本農藥株式會社也獲得了甲氰菊酯的原藥,13%炔蟎酯& # 8226;各種產品的註冊,如殺蟎劑水乳劑。國內山東棲霞通達化工有限公司、江蘇龍登化工有限公司也有制劑註冊。
唑蟎酯是壹種噁二唑類殺蟎劑,高劑量可直接殺蟎,低劑量可抑制蛻皮或產卵,擊倒和抑制蛻皮,無內吸作用。可防治多種蟎類,特別是各種果樹上的葉蟎和葉蟎,對幼蟎和若蟲有極好的活性,對天敵安全,對蜜蜂無不良影響,對家蠶有拒食作用。
吡唑胺的合成主要以1,3-二甲基吡唑啉酮-5為原料,用1,3-二甲基-5-二氯吡啶酸-5和1,3-二甲基-5-苯氧基吡唑-5得到1,3-二甲基-5。重要的中間體是1,3-二甲基吡唑啉酮-5和對氯甲基苯甲酸叔丁酯。
4.1.1.3-二甲基吡唑啉酮-5
國內外文獻報道吡唑啉酮的合成主要采用無水甲基肼,吡唑啉酮的環化以無水乙醇或甲醇為溶劑進行。由於無水甲基肼價格昂貴,運輸和使用極不安全,國內研究人員選擇甲基肼水溶液作為起始原料合成1,3-二甲基吡唑啉酮-5。具體過程是40%的甲基肼水溶液與乙酰乙酸乙酯在75℃下發生環化反應,得到1,3-二甲基吡唑啉酮-5粗品,產物用乙醚重結晶提純。
國外專利文獻中還介紹了1,3-二甲基吡唑啉酮-5的其他合成方法:①以水為反應介質,甲基肼硫酸鹽用氫氧化鈉水溶液中和,中和產生的硫酸鈉副產物不分離,產物直接與乙酰乙酸乙酯反應;但是產量相對較低;②以乙醇為反應介質,甲基肼硫酸鹽用氫氧化鈉的乙醇溶液中和,不分離副產物直接與乙酰乙酸乙酯反應,得到較高產率的1,3-二甲基吡唑啉酮-5。
4.2對氯甲基苯甲酸叔丁酯
這種中間體的合成相對簡單。工業生產中壹般以叔丁醇為原料,在室溫下與吡啶和對氯甲基苯甲酰氯反應。反應後,加入壹定量的水,然後用甲苯萃取有機相。分離有機層後,蒸餾除去甲苯,得到對氯甲基苯甲酸叔丁酯,進壹步純化得到精制產品。
嘧菌酯;嘧菌酯
該品種由先正達公司研發,獲中國專利授權(CN1047286),該專利將於2010年2月8日到期。在美國、歐洲、日本等幾十個國家註冊銷售。2005年,嘧菌酯的全球銷售額達到6.35億美元。
嘧菌酯是壹種新型高效廣譜甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑,它是模仿天然產物嗜球果傘素a的化學結構而研制的。嘧菌酯對幾乎所有真菌性病害都有很好的活性,如白粉病、銹病、稻葉枯病、黑星病、霜黴病、稻瘟病等數十種病害。它具有保護、治療、根除、滲透和全身活性,適用於谷類、水稻、各種果樹和蔬菜的殺菌和抗菌,對地下水和環境安全。
嘧菌酯的合成路線主要有兩條:首先合成中間體(E)-3-甲氧基-2-(2-羥基苯基)丙烯酸甲酯,然後分別與4,6-二氯嘧啶和水楊醛反應生成最終產物;②4,6-二氯嘧啶先與水楊腈反應,再與(E)-3-甲氧基-2-(2-羥基苯基)丙烯酸甲酯反應得到嘧菌酯。在這兩種方法中,(E)-3-甲氧基-2-(2-羥基苯基)丙烯酸甲酯是合成嘧菌酯的關鍵中間體。
文獻報道的(E)-3-甲氧基-2-(2-羥基苯基)丙烯酸甲酯的合成路線有很多,但常用的有工業前景的路線主要是由鄰羥基苯乙酸經三步反應得到丙烯酸甲酯的路線。具體過程如下:先將鄰羥基苯乙酸和乙酸酐反應,然後在氮氣保護下與原甲酸三甲酯反應,分離出低沸物,加入剩余的混合物。將甲醇鈉、四氫呋喃和甲醇混合,冷卻,在氮氣保護下分批加入到上述反應得到的化合物I中,然後進行環化反應,得到(E)-3-甲氧基-2-(2-羥基苯基)丙烯酸甲酯。有文獻報道乙酸甲酯、N,N-二甲基甲酰胺等溶劑可用於合成(E)-3-甲氧基-2- (2-羥基苯基)丙烯酸甲酯。
6煙嘧磺隆(煙嘧磺隆)
該品種由日本石原工業株式會社研制,獲得中國專利授權(CN87100436),已於2007年6月27日到期。日本石原工業株式會社獲得煙嘧磺隆原藥及各種制劑在中國的註冊,國內相關註冊企業有浙江金牛農藥有限公司(80%煙嘧磺隆可濕性粉劑,40g/L煙嘧磺隆懸浮劑)、天津中農農業生產資料有限公司(40g/L煙嘧磺隆懸浮劑)。
煙嘧磺隆是玉米田高效選擇性苗後除草劑,是磺酰脲類除草劑中最大的品種,2005年全球銷售額為2.38億美元。低劑量苗後施藥可有效防除玉米田多種壹年生禾本科雜草、闊葉雜草和莎草科雜草,通過葉片和根系快速吸收,並通過木質部和韌皮部快速傳遞,因此玉米具有良好的抗藥性,對哺乳動物毒性低。
國外專利報道煙嘧磺隆主要由2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶在三乙胺存在下與光氣反應生成相應的異氰酸酯,再與2-氨磺酰-N,N-二甲基煙酰胺在乙腈中反應制得。文獻中已報道了許多其他合成路線,但其中大多數涉及重要的中間體2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶和2-氨磺酰基-N,N-二甲基煙酰胺。
6.1 2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶
2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶是磺酰脲類除草劑的重要中間體。它是合成煙嘧磺隆、芐嘧磺隆、吡嘧磺隆、玉嘧磺隆等的原料。中間體由硝酸胍和丙二酸二乙酯反應合成。目前國內發展比較成熟的工業技術是硝酸胍和丙二酸二乙酯的合成。具體過程:在催化劑乙醇鈉存在下,硝酸胍與丙二酸二乙酯反應得到2-氨基-4,6-二羥基嘧啶;2-氨基-4,6-二羥基嘧啶在溶劑存在下與三氯氧磷反應得到2-氨基-4,6-二氯嘧啶;二氯嘧啶與甲醇鈉甲氧基化得到2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶。目前國內部分企業采用這種方法生產,生產過程中產生壹定量的‘三廢’,需要進壹步改進和完善。
6.2 2-氨磺酰-N,N-二甲基煙酰胺
國內文獻報道的2-氨磺酰-N,N-二甲基煙酰胺的合成路線主要以2-氯煙酸為原料,也有專利報道以2-羥基-2-氰基吡啶為原料,但原料緊缺且價格昂貴,不適合工業化生產。國外專利報道以2-氯煙酸為原料,2位的巰基被氯氧化,再與Al(CH3)3和NH(CH3)2在3位酰胺化得到目標產物。在此基礎上,國內科研人員進行了改進,提高了成品率,現在已經具備了工業化生產的水平。具體過程:2-氯煙酸、氯化亞碸和二甲胺反應得到2-氯-N,N-二甲基煙酰胺(I);化合物ⅰ和Na2S & # 8226通過9H2O和S加熱反應得到2-巰基-3-N,N-二甲基煙酰胺(ⅱ)。將化合物II溶於氨水中,然後在酸性條件下與過氧化氫和次氯酸鈉反應,得到2-氨磺酰-N,N-二甲基煙酰胺。該工藝以2-氯煙酸為原料,經四步反應合成目標產物,收率可達86%以上,反應條件溫和,反應中使用的有機溶劑可循環使用。
吡蟎胺;吡蟎胺
該品種由三菱化學株式會社研發,獲中國專利授權(CN88102427),該專利將於2008年4月23日到期。Bipirik 10%可濕性粉劑在中國臨時註冊(LS93021)。
唑蟲酰胺是壹種新型吡唑酰胺類殺蟲殺蟎劑,具有獨特的化學性質和新穎的作用方式。對各生長期的各類害蟎具有速效、高效、持效期長、低毒、無內吸性、優異的跨層滲透性和對靶標的優異選擇性,並能防治未接觸過該藥劑的植物中的害蟎,這是其他殺蟎劑所不具備的功能。與常用殺蟎劑無交叉抗性,對蚜蟲、葉蟬、粉虱、鱗翅目和半翅目害蟲也有壹定的防治效果。
蟲酰肼主要由吡唑酰氯與對叔丁基芐胺反應得到,其中對叔丁基芐胺是關鍵中間體。
對叔丁基芐胺的合成有很多文獻報道,主要包括:①日本三菱化學公司主要利用對叔丁基苯甲醛和氨在催化劑作用下的還原反應,可以生產高純度的對叔丁基芐胺,但反應需要在高壓下進行,設備要求高,投資大;(2) Delepine反應由國內研究人員開發,對叔丁基芐基氯與烏洛托品反應,生成的季銨鹽在甲醇-鹽酸中水解生成對叔丁基芐胺。該方法反應條件相對溫和,適合工業化生產。
來自浙江大學和浙江工業大學的研究人員對得來平反應進行了反復實驗。具體過程如下:對叔丁基芐基氯與烏洛托品在溶劑仲丁醇中反應,然後加入鹽酸和甲醇繼續反應,冷卻反應混合物,過濾。濾液濃縮得到土黃色固體後,加入壹定量的水使其溶解,然後用氫氧化鈉堿化,沈澱出大量黃色液體,再用氯仿萃取黃色液體,得到對叔丁基芐胺。最佳反應條件為:反應溫度為40℃,對叔丁基芐基氯與烏洛托品的投料比為1:1.2(m:m)。
8烯啶蟲胺(烯啶蟲胺)
該品種由日本武田公司研發,獲得中國專利授權(CN88104801.1),專利將於2008年8月1日到期。國內註冊企業包括江蘇南通江山農藥化工有限公司和江蘇連雲港李奔農藥化工有限公司,但沒有外國公司在中國註冊。
烯啶蟲胺屬於煙酰胺類殺蟲劑,具有獨特的化學和生物學性質,對害蟲的突觸受體具有神經阻滯作用,對多種蚜蟲、粉虱和稻葉蟬表現出優異的活性,具有高效、低毒、內吸、無交叉抗性和對作物無藥害的優點。它被廣泛用於控制水稻、果樹、蔬菜和茶葉中的各種害蟲。
烯啶蟲胺的合成是由2-氯-5-甲基吡啶經N-乙基-2-氯-5-吡啶甲胺,再與1,1-二甲硫基-2-硝基乙烯和乙醇的混合溶液反應,再與甲胺水溶液反應得到。關鍵中間體是2-氯-5-氯甲基吡啶。
2-氯-5-氯甲基吡啶是壹種重要的農藥中間體,不僅用於合成烯啶蟲胺,也是其他重要煙堿類農藥如吡蟲啉、啶蟲脒和噻蟲啉的中間體。隨著吡蟲啉和烯啶蟲胺的研究,2-氯-5-氯甲基吡啶的研究和生產正在興起。國內外工業生產的主要方法有:①由3-甲基吡啶經N-氧化反應得到3-氯甲基吡啶,再經定向氯化得到;(2)循環法,芐胺與丙醛反應,經循環氯化得到3-氯甲基吡啶,再進行氯化;(3)在美國Rayleigh公司開發的環戊二烯直接環化的基礎上,國內研究人員開發了環戊二烯閉環反應直接制備2-氯-5-氯甲基吡啶。該路線原料易得,生產成本相對較低。目前大連凱飛化工有限公司、江蘇化學農藥集團有限公司、江蘇科盛有限公司多采用此法生產;④江蘇省農藥研究所開發出以嗎啉為原料的生產路線,由嗎啉經N-丙烯基嗎啉、1-氯-2-(4-嗎啉)-3-甲基環丁腈、2-氯-4-甲酰戊腈、2-氯-5-甲基吡啶等中間體合成2-氯-5-氯甲基吡啶。該方法具有原料成本低、反應少的優點。
9雙草醚鈉(雙草醚-)
該品種由日本組合化合物公司研發,獲中國專利授權(CN88108904.4),專利有效期至2008年2月22日。日本組合化學公司也獲得了雙草醚鈉(PD20040015)和10%雙草醚鈉SC (PD20040014)在中國的註冊。國內註冊企業有江蘇激素研究所有限公司和上海淩農化工有限公司..
雙草醚是壹種嘧啶型水楊酸廣譜除草劑,通過阻斷支鏈氨基酸的生物合成而起作用。主要用於水稻直播田,能有效防除壹年生和多年生禾本科和闊葉雜草,尤其是1~7葉期稗草,用量極低,應用前景廣闊。這種殺蟲劑已經在日本、歐洲和美國申請註冊。
雙草醚鈉的合成有兩條主要路線。壹種是非酯保護方法,2,6-二羥基苯甲酸和2-取代-4,6-二甲氧基嘧啶在堿性條件下反應生成雙草醚鈉。第二種方法是酯保護,先將2,6-二羥基苯甲酸酯化,然後酯化產物在堿性條件下與2-取代-4,6-二甲氧基嘧啶反應生成雙草醚鈉酯,再經催化氫化和中和得到雙草醚鈉。關鍵中間體是2-取代-4,6-二甲氧基嘧啶,通常選用4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶。
文獻報道4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶的主要合成路線有:①碘甲烷法,由碘甲烷與4,6-二羥基-2-甲硫基嘧啶反應制得。這種方法收率不高,磺甲烷價格昂貴;(2)硫酸二甲酯法,硫酸二甲酯與4,6-二羥基-2-巰基嘧啶反應,該方法收率較低,三廢排放量較大;③3-氨基-1,3-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶被雙氧水氧化困難。④浙江工業大學的研究人員開發了以丙二酸二乙酯和硫脲為原料的合成路線。在甲醇鈉存在下,4,6-二羥基-2-嘧啶硫酸鈉縮合,然後經過甲基化、氯化、甲氧基化等壹系列反應得到4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶。雖然步驟較多,但反應條件溫和,原料廉價易得,具有工業應用前景。
以上介紹了壹些農藥及其中間體的合成。這些農藥有壹些特點,就是由國外公司研發,在中國獲得專利授權。同時,這些品種已經或已經在中國註冊,專利已經或即將到期。壹旦專利到期,就可以復制。同時,由於已經在國內註冊或臨時註冊,具有壹定的推廣應用基礎。產品研發生產後,更容易被市場接受,可以大大縮短進入市場的時間。這些農藥發展的關鍵在於重要中間體的開發和研究。因此,國內相關科研機構和農藥生產企業應積極跟蹤國外專利農藥的法律保護狀況,加強中間體的開發和研究,期望改進和完善中間體的合成工藝,降低中間體的生產成本,為生產這些高效低毒、市場前景良好的農藥打下堅實的基礎。