2—羟基—6—三氟甲基烟腈的合成

叶志祥　马鸿飞　李玉峰　田建刚　周扬　卜洪忠

1 前言

含吡啶杂环的中间体化学性质非常活泼， 在抗生素、香料、农用杀虫剂、杀菌剂和除草剂领域应用十分广泛。2-羟基-6-三氟甲基烟腈是合成高效除草剂氟啶嘧磺隆的重要中间体。氟啶嘧磺隆是美国杜邦公司开发的磺酰脲类除草剂。其对许多一年生或多年生阔叶杂草有很好的效果，广泛应用于小麦作物田、稻田、大豆田、玉米田，只需极低剂量（约2～75g/ hm2）。磺酰脲类除草剂活性为常见除草剂的1000 倍以上。

目前， 国内外对氟啶嘧磺隆及其关键中间体2-羟基-6-三氟甲基烟腈的合成报道比较少， 合成路线仅有1 条。

笔者经过多次实验， 发现中间体2 不易保存，不适合工业放大， 为此改进和调整了该合成方法。

2 实验部分

2.1 合成路线

2-羟基-6-三氟甲基烟腈的合成路线如下。

2.2 仪器和试剂

仪器： X-4 数字显示显微熔点测定仪（北京泰克仪器有限公司）、GC-14C 气相色谱仪（日本岛津公司）、BrukerAV-400 型核磁共振仪（瑞士Buuker 公司）、SHZ-D 型循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限公司）、Re-201 旋转蒸发仪（南京科尔仪器有限公司）。

试剂： 氰基乙酰胺为工业化产品。其他均为AR。

2.3 实验步骤

2.3.1 4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（2）的合成

将100 mL 二氯甲烷、36.0g乙烯基乙醚和39.5g 吡啶加入到装有机械搅拌的500mL 四口反应瓶中， 冰浴冷却至-5℃以下，缓慢滴加105.0g 三氟乙酸酐， 控制反应温度不超过0℃。TLC 跟踪反应， 8h 反应结束，撤除冰浴。将反应液加入到冰水中， 搅拌30min，分层， 水层用二氯甲烷萃取， 合并有机相，无水硫酸钠干燥。脱除溶剂， 再减压蒸馏（76℃，0.1 MPa）， 得76.4 g 淡黄色液体4， 收率91.0%。

2.3.2 4-氨基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（3）的合成

在装有机械搅拌的250 mL 四口反应瓶中， 加入100 mL 二氯甲烷、50.4g4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（4）， 冰浴冷却至-5℃以下， 缓慢通入底物3 倍量的氨气， 通完后， 保温反应3 h。脱除溶剂， 再减压蒸馏（72℃， 0.27 MPa），得到38.1g 淡黄色液体3， 收率91.4%。

2.3.3 2-羟基-6-三氟甲基烟腈（1）的合成

在装有机械搅拌的250mL 四口烧瓶中， 依次加入50mL 无水乙醇、6.0g氰基乙酰胺、15.4g的三乙胺， 冰浴冷却至0℃，缓慢滴加10.0g4-氨基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（3）， 滴加完成后， 保温0.5 h， 加热至回流。TLC 跟踪反应进程， 反应结束后常压蒸馏溶剂， 加水，用10%的鹽酸调节体系pH 至3～4， 搅拌0.5h， 有淡黄色固体析出。冷却抽滤烘干得9.6g淡黄色粉末状固体1。收率71.2%，m.p.210～213℃。

3 结果与讨论

4-氨基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（3）的环合是合成2-羟基-6-三氟甲基烟腈（1）条件最复杂的一步， 已有工艺存在收率低、后处理麻烦等缺点，所以提高收率和纯度是工作的重点。笔者对2-羟基-6-三氟甲基烟腈（1）从溶剂体系、缚酸剂、温度、反应时间等方面进行了研究。

3.1 溶剂体系对反应收率的影响

实验过程中发现原料氰基乙酰胺在很多溶剂中的溶解性比较差， 所以考察不同溶剂对产品收率的影响， 其结果见表1。

由表1 可知， 氰基乙酰胺在甲苯、四氢呋喃、1，4-二氧六环中几乎不溶， 反应难以进行， 收率较低， 所以用乙醇作溶剂。

3.2 缚酸剂种类对反应收率的影响

氰基乙酰胺上的亚甲基活性是很强的， 推测缚酸剂的强弱对反应的影响不是很大， 考虑的缚酸剂有烷氧化物、氢化物或碱金属碳酸盐， 如乙醇钠、氢化钠或碳酸钾等。考察了不同的缚酸剂对产品收率的影响， 反应结果如表2。

由表2 可知， 推测是正确的。当大规模进行制备时， 因为成本缘故， 三乙胺比较好。

3.3 反应温度和反应时间对反应收率的影响

反应温度对产物的收率有着比较大的影响， 考察了不同的温度对产品收率的影响。

当反应体系的温度低于60℃时， 原料转化率低， 反应时间较长； 当温度升到70～80℃时， 即回流温度条件下， 产物的收率较高； 优化反应温度后， 在回流条件下， 当反应时间超过10 h 以后，继续延长反应时间， 产物颜色变深， 纯度降低； 所以， 考虑选择反应时间10 h 合适。

4 结论

以市场易得的三氟乙酸酐和乙烯基乙醚为原料， 经过酰化、氨解、环合3 步反应， 得到目标产物， 总收率为59.2%。并探讨了影响关环反应的因素， 选择了适宜反应条件。该反应路线原料易得，操作简便， 反应条件温和， 适合大规模工业生产。

（摘编自《精细化工中间体》）