2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺合成工艺研究

赵庆如，毛雪莹，许彩云，张纯宝

(1.河南师范大学 化学化工学院，河南 新乡 453007；2.上海大学钱伟长学院，上海 200444；3.衢州爱美康生物科技有限公司，浙江 衢州 324000)

双三氟虫脲(Bistrifluron)是由韩国东浦汉农化学公司于2000 年开发上市的苯甲酰脲类杀虫剂，属于几丁质合成抑制剂，通过抑制昆虫几丁质形成来影响内表皮生成[1]，使昆虫不能顺利蜕皮而死亡；具有高效、低毒的特点，对抗性害虫普遍有效；能有效防治蔬菜、茶叶、棉花等多种植物的大多数鳞翅目害虫，而且对作物、人畜和环境高度安全[2]。

2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺是合成双三氟虫脲的关键中间体[3-4]，主要由3,5-二(三氟甲基)苯胺与氯气或NCS发生氯代反应得到，反应过程中会有多种副产物生成(如图1)，粗品需要经精馏提纯。我们研究发现，2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺(沸点：202.5℃)粗品中主要包含以下副产物：副产物1、4-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺，该杂质为主要杂质；副产物2、2,4-二氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺；由于两种副产物与产物的结构及物理性质接近，在处理过程中很难分离开来，因此研究新高效的2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺合成及纯化工艺具有重要的现实意义。

图1 2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺的合成路线

Fig.1 Thereaction routes for 2-chloro-3,5-bis (trifluoromethyl) aniline

1 实验部分

1.1 仪器与材料

3,5-二(三氟甲基)苯胺(99.5%，阿尔法试剂)；NCS(99%，阿拉丁试剂)；其余试剂均为市售分析纯。GF254薄层层析硅胶板(烟台江友硅胶开发有限公司)，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司)，5L/80低温恒温反应浴(巩义市予华仪器有限责任公司)，高压釜(威海新元化工机械有限公司)，Avance 400核磁共振仪(德国Bruker公司)，uLtiMate3000型高效液相色谱仪(赛默飞世尔科技公司)。

1.2 合成方法

在2000 mL四口瓶中，加入3,5-二三氟甲基苯胺240 g(1.0 mol)，氯仿 1000 mL，升温至40℃，分4批加入NCS，每批加入35 g(共计140 g，1.0 mol)，每批时间间隔2.0 h；加完最后一批NCS后，40℃保温反应1 h，然后升温至55～60℃反应2 h；GC检测反应，原料无剩余后，冷却至室温；反应液中有大量NCS反应后所产生的固体，过滤反应液，滤液经饱和氯化钠溶液洗至中性，浓缩，得到黄褐色液体2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺粗品，把所得到的粗品经精馏塔在100～110℃条件下进行精馏，得到2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺纯品195g，收率为74%，GC检测产品纯度为95.5%；1HNMR (400 MHz,CDCl3)δ: 7.30 (s,1 H),7.16 (s,1 H),4.53 (s,2 H)。13C NMR (100 MHz,CDCl3) δ: 144.9,124.4,123.7,121.7,121.0,119.3,114.9,113.0。

2 结果与讨论

2.1 3,5-二三氟甲基苯胺与NCS的投料量比对产物收率的影响

在使用NCS对3,5-二(三氟甲基)苯胺进行氯代反应时，所生成的杂质4-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺和2,4-二氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺与NCS的量有着密切关系，NCS量少的话不容易使3,5-二(三氟甲基)苯胺反应完全，影响收率；量多的话会导致副产物2,4-二氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺的大量出现，影响产品纯度，因此我们对NCS的投料量进行了研究(如表1所示)。

表1 NCS的量对产品收率的影响

从表1中可以看出，适当的增加NCS的量能够有效的提高产品的收率，尤其是3,5-二(三氟甲基)苯胺与NCS的当量比为1∶1.0时，产品收率达到74%，继续增大NCS的投料量，由于副产物的增加，精馏后会导致产品收率降低。

2.2 反应温度对产物收率的影响

表2 不同反应温度效果

选择几种不同区间的反应温度，在加完NCS保温反应结束后2h进行模板反应。实验操作过程如下：在2000 mL四口瓶中，加入3,5-二三氟甲基苯胺240 g(1.0 mol)，氯仿 1000 mL，升温至40℃，分4批加入NCS，每批加入35 g(共计140 g，1.0 mol)，每批时间间隔2.0h；加完最后一批NCS后，40℃保温反应1 h，然后升温至一定温度反应2h；GC检测反应，原料无剩余后，冷却至室温；反应液中有大量NCS反应后所产生的固体，过滤反应液，滤液经饱和氯化钠溶液洗至中性，浓缩，得到黄褐色液体2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺粗品，把所得到的粗品经精馏塔在100～110℃条件下进行精馏，得到2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺纯品，计算收率。不同反应温度下模板反应原料的转化率见表2。

表2中显示出，在所有考察的不同反应温度区间中，反应收率随着反应温度的升高而增大，当反应温度为55～60℃时收率最高，达到74%，继续升高温度，收率由于副产物的出现有所下降。

2.3 精馏温度对产物收率的影响

在对2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺粗品进行精馏提纯过程中，精馏温度对产品的收率影响也很大，为此我们进行了筛选，见表3。

表3 不同精馏温度效果

随着精馏温度的增加，产品收率逐渐增大，当精馏温度为110℃时收率达到74%，继续升高温度收率增加不明显，并且产品纯度有所降低，因此110℃为最佳精馏温度。

3 结论

本文以3,5-二(三氟甲基)苯胺与NCS作为原料，氯仿作为溶剂，在55～60℃条件下反应，最后经110℃条件下精馏得到2-氯-3,5-二(三氟甲基)苯胺。

参考文献

[1]赵海珍,胡 珊,张志祥,等.双三氟虫脲对小菜蛾的生物活性[J].农药,2006,45(1):59-62.

[2]刘安昌,余彩虹,张树康,等. 新型杀虫剂双三氟脲的合成[J].武汉工程大学学报,2015,37(1):11-13.

[3]冯 坚,顾 群. 双三氟虫脲对悬铃木方翅网蝽的杀虫活性[J].现代农药,2008,7(5):40-42.

[4]张含平,李 慧. 10%双三氟虫脲悬浮剂的高效液相色谱分析[J] .农药科学与管理,1972,18(2):269-276.