5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的合成新方法

孙永明，黄秋月,2，端木传嵩，何 磊,2*

(1.淮阴工学院 化学工程学院 江苏 淮安 223003；2. 江苏省盐化工新材料工程实验室， 江苏 淮安 223003)

5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的合成新方法

孙永明1，黄秋月1,2，端木传嵩1，何 磊1,2*

(1.淮阴工学院 化学工程学院 江苏 淮安 223003；2. 江苏省盐化工新材料工程实验室， 江苏 淮安 223003)

以乙酸和水合肼为原料，经两步反应得到吡蚜酮的重要中间体5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮。第一步反应中使用ZnCl2/凹土固载催化剂，缩短了反应时间，提高了反应收率，第二步反应中使用Na2CO3为缚酸剂，环己烷为溶剂。总收率达83.4%。目标化合物经IR、1HNMR确证。

5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮；合成；吡蚜酮

5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮(简称噁二唑酮)是杀虫剂吡蚜酮(pymetrozine)的关键中间体[1-3]。吡蚜酮是瑞士Syngenta作物保护公司于1988年研发的新型杀虫剂，具有高效、低毒、高选择性、环境友好等特点[4-5]。主要用于蚜虫、粉虱等刺吸式口器害虫，在我国被农业部农技推广服务中心列为高毒农药替代产品、稻飞虱防治推荐品种[6-7]。国内外报道吡蚜酮的合成路线众多，大多数均涉及到关键中间体噁二唑酮。噁二唑酮传统制备方法是用乙酸乙酯酰肼化得乙酰肼，再与光气在碱性条件下反应制得噁二唑酮，但该法副反应多，收率较低，且使用极毒的光气，具有危险性[8]。为此，本研究设计了一条新的噁二唑酮合成路线，即采用ZnCl2/凹土固载催化剂催化乙酸与水合肼反应合成乙酰肼，再与固体三光气成环制备出噁二唑酮，总收率达83.4 %。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

SGWX-4 型熔点仪、Nicolet 200 XB 型红外光谱仪(波数扫描范围为400-4000cm-1)、Inova 400MHz核磁共振波谱仪。所用溶剂和试剂均为化学纯或分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 ZnCl2/凹土固载催化剂的制备

向500 mL烧杯中，加入凹土50g和12 mol/L 的盐酸150 mL，磁力搅拌14 h后，去离子水洗涤至 pH值 = 7后，抽滤、烘干，研磨。过 150 目筛后将凹土在250 ℃下热活化 2 h后，干燥、冷却。向500 mL烧瓶中投入ZnCl227g(0.2 mol)溶解在180 mL甲醇中，加入已活化的凹土30 g，静置12 h后，加热回流2 h，冷却，干燥后在80 ℃下热活化 3 h后，冷却，得到ZnCl2/凹土固载催化剂。

1.2.2 乙酰肼(I)的合成

向装有冷凝装置和搅拌的250 mL三口瓶中，加入乙酸69 g(1.15 mol)和ZnCl2/凹土催化剂5 g，开动搅拌，室温下滴加水合肼(85%)58.8 g，升温至80 ℃，反应 2 h后停止加热，冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，抽滤，洗涤，干燥得到白色晶体72.2 g，mp：65～67℃，收率97.5%。

1.2.3 5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮(II)的合成

向装配有冷凝装置和搅拌的250 mL 三口烧瓶中，先后加入缚酸剂Na2CO335g、乙酰肼(I)16.3 g(0.22 mol)、环己烷60 mL后，开动搅拌，5℃下缓慢滴加溶于20 mL环己烷的三光气33.0 g(0.11 mol)，滴加时间控制在45～60min之间，滴加完毕后，继续反应 3.5 h后终止反应，向反应液中加水使其分层，取有机层，减压蒸馏除去溶剂，抽滤，洗涤，干燥后得到白色晶体18.8 g。mp：116～117℃，收率85.5%。本产物最终由红外和核磁进行归属，分析如下：IR(KBr,cm-1)：3312 (-NH-),1776 (C=O),1644 (-NH-),1215 (C-N),935 (-NH-)。1HNMR (400MHz,CDCl3)：δ2.28 (3H,s),9.95 (1H,s)。可以确定合成的化合物为目标产物。

2 结果与讨论

(1) 在乙酰肼的合成反应中，使用ZnCl2/凹土固载催化剂能有效的促使乙酸中乙酰基脱落而形成乙酰肼，并提高乙酰肼的稳定性。与未使用ZnCl2/凹土固载催化剂的反应相比较，反应时间大幅缩短，从6h缩短至2h；反应收率从89.6%提高至97.5%，收率高于以乙酸乙酯为原料的收率(90.6%)[8]；该催化剂重复使用5次后，收率依然保持97%以上，具有良好的催化稳定性，以上结果表明该催化剂具有较高的催化能力，使用该催化剂优化了反应工艺。

(2)在乙酰肼的合成反应中，滴加顺序对收率有显著的影响，乙酸向水合肼里滴加的最高收率只有82.2%，而水合肼向乙酸里滴加的收率高达97.5%，这是因为后者在反应过程中始终保持乙酸过量，促使反应动态平衡向正向移动，有利于产物的生成，所以此步反应以水合肼滴加到乙酸里为宜。

(3)使用Na2CO3缚酸剂对5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的合成有着较大的影响。不使用缚酸剂时，反应生成的氯化氢优先和乙酰肼反应，生成肼盐，导致生成目标产物变得很难，反应过程中，可以观察到有大量白色固体附着于反应器内壁；而加入缚酸剂有利于反应的进行。Na2CO3碱性较低，反应过程中环境稳定，是理想的缚酸剂。缚酸剂应能充分的除去反应中生成的氯化氢，实际投入量应相对过量一些。

(4)5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的合成过程中使用环己烷为溶剂，虽然收率为85.5%，略低于甲苯和1，2-二氯乙烷溶剂的收率，但环己烷溶剂毒性较小，对环境较为友好，且易于回收，综合而言，选择环己烷为溶剂比较合适。

3 结论

以乙酸和水合肼为原料合成中间体5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮，ZnCl2/凹土固载催化剂适用于第一步酰化反应，可缩短反应时间，提高反应收率，第二步反应可使用Na2CO3为缚酸剂，提高总收率。

[1] Wang B Z,Ke S Y.A facile synthesis of pyrimidone derivatives and single-crystal characterization of pymetrozine [J].Synthetic Communications,2012,42(16): 2327-2336.

[2] Jeanguenat A,Bigot A.Pesticidally active pyridyl- and pyrimidyl- substituted pyrazole derivatives:US,9403845[P].2016-08-02.

[3] Hall R G,Edmunds A. Insecticidally active pyridyl-thiazole and pyridyl-thiadiazole derivatives: US,9060519[P].2015-06-23.

[4] Nauen R,Vontas O. Pymetrozine is hydroxylated by CYP6CM1,a cytochrome P450 conferring neonicotinoid resistance in Bemisia tabaci[J].Pest Management Science,2013,69(4):457-461.

[5] 喻会平,陈 雪.25% 吡蚜酮可湿性粉剂对烟蚜的田间防治效果[J].安徽农业科学,2014,42(1): 90-131.

[6] Jang J,Rahman M M.A matrix sensitive gas chromatography method for the analysis of pymetrozine in red pepper: Application to dissipation pattern and PHRL[J].Food Chemistry,2014,146(1): 448-454.

[7] 衷敬峰,肖 群.25%吡蚜酮悬浮剂防治稻飞虱药效示范试验[J].广西植保,2014,27(2):18-19.

[8] 段湘生,曾文平.高效杀虫剂吡蚜酮的合成[J].湖南化工,2000,30(5):25-26.

(本文文献格式：孙永明，黄秋月，端木传嵩，等.5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的合成新方法[J].山东化工,2017,46(15):21-22.)

石墨微粉精度好，振实密度高，球形度理想，产品成品率高浙江力普石墨粉碎球形化生产线点“墨”成金

石墨是一种战略资源，素有“黑金子”的美称，用途广泛，在发达国家，石墨产品已作为新能源材料技术的代表。石墨销售主要按照颗粒大小和纯度：颗粒越大、纯度越高的石墨价格越贵，所以选用专业加工设备至关重要。综观我国，石墨储量居世界前列，但石墨粉的粉碎技术一直比较落后，往往是将粗加工石墨粉出口到国外加工，再从国外进口使用，这样一来成本增加、利润降低。

由于我国并不掌握石墨深加工核心技术，而先进石墨加工技术被美、日、欧盟等垄断，导致我国石墨资源“低出高进”，外国“以购代采”的状态长期存在。如何改变这一现状，将石墨资源优势转化为经济优势？国家高新技术企业、中国粉碎技术领航者——浙江力普粉碎设备有限公司一马当先，发挥自身长期从事粉碎设备行业累积的经验优势，根据用户实际需求研制的省级新产品试制计划项目“GCL系列石墨粉碎球化生产线”(项目编号：2016D60SA642837)为国内的石墨粉碎深加工行业解决了一大难题，成为行业的佼佼者。该生产线自主创新设计采用系列微粉机和大小涡轮分级机的优化配置，解决了生产线上下游产量的衔接问题；不同规格的分级机能够更好的匹配大小微粉磨主机，粉碎球化系统由多套气流涡旋微粉机和涡轮分级机组成，通过连续的粉碎、球形化筛分，提高分级精度从而提高球化成品率；研制的负压除尘回收系统，采用自动加料系统和风网系统，将生产线中的全部尾粉出口统一收集，提高生产线的自动化程度，防止粉尘污染。这一成果，日前在杭州通过省级新产品鉴定。专家认为项目产品技术处国内同类产品领先水平。

该生产线自试制投产以来到目前为止，已在我国的黑龙江、内蒙古、山东、吉林、湖北、湖南等石墨盛产地得以广泛使用，深受好评。同时，吸引了日本、巴西的外商前来采购。这些外商经现场带料试验，结果表明由此生产线加工的石墨微粉精度更好，振实密度高，球形度理想，产品成品率高，粒度集中，耗能降低20%左右。外商对此十分满意，连连称此生产线达到了国际领先水平，当场下单订购，并将浙江力普作为长期战略合作伙伴。如今，浙江力普已成为国内外多家厂商设计生产石墨成套加工设备，解决天然石墨精细加工粉体整体方案的供应商。(丁文)

(浙江力普)

New Synthesis Method of 5-Methyl-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-one

SunYongming1,HuangQiuyue1,2,DuanmuChuansong1,HeLei1,2*

(1.College of Chemical Engineering, Huaiyin Institute of Technology,Huaian 223003, China;2.Jiangsu Provincial Engineering Laboratory for Advanced Materials of Salt Chemical Industry,Huaian 223003,China)

5-Methyl-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-one,an intermediate of pymetrozine for pesticide,was synthesized by two steps with acetic acid and hydrazine hydrate as raw materials. In step one,reaction time was reduced and the yield was increased by employing immobilized ZnCl2/attapulgite catalyst. In step two,Na2CO3was employed as the acid-binding agent and cyclohexane was employed as the solvent. Under optimum conditions,the total yield was up to 83.4%. The target compound was confirmed by IR and1HNMR.

5-Methyl-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-one; synthesis; pymetrozine

2017-05-18

淮安市科技支撑项目(HAG2013018)；江苏省青年科学基金(BK20130420)

孙永明(1979—)，男，江苏淮安人，讲师，主要从事有机合成的应用研究；*通讯作者：何 磊(1980—)，男，江苏淮安人，讲师，博士，主要研究方向是有机化工合成。

TQ252.4

A

1008-021X(2017)15-0021-02