噻虫嗪的合成研究

潘启玉,徐金霞

（安徽省化工研究院，安徽合肥230041）

噻虫嗪（图1）是瑞士诺华公司开发的烟碱类杀虫剂，具有较高的活性、更高的安全性和更广的活性谱，主要用于烟草、马铃薯、大豆、玉米、水稻等作物[1]，结构如下：

图1 噻虫嗪的结构

噻虫嗪的合成线路甚多[1-3]，其主要有两种:第一种以2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪为中间体合成；第二种以2-苄硫基-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪为中间体合成。第一种方法中的关键中间体2-氯-5-氯甲基噻唑性质不稳定，具有刺激性，对个别敏感体质的人过敏；第二种方法以2-苄硫基-5-氯甲基噻唑作为中间体，其性质较稳定，且不具有致敏性，但其合成步骤较长，相对总收率偏低，且使用的原料苄硫醇价格较高，因此，不适合工业化合成。本文仍选用2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3, 5-噁二嗪为中间体合成噻虫嗪。

图2 噻虫嗪的合成路线一

图3 噻虫嗪的合成路线二

1 实验部分

1.1 原料和仪器

2,3-二氯丙烯，工业级；硫氰酸钠，分析纯；二氯甲烷，分析纯；硫酰氯，化学纯；甲级硝基胍，化学纯；甲酸，88%，化学纯；多聚甲醛，化学纯；碳酸钾，分析纯；碘化钾，分析纯；乙腈，分析纯；甲苯，分析纯。

安捷伦 1120，美国。色谱柱为 Agilent TC-C18（2），5 μm，4.6*250mm，流动相为甲醇/水（V/V）=5∶95。

1.2 实验步骤

（1）2-氯-5-氯甲基噻唑咪唑的合成[4]（以2,3-二氯丙烯、硫氰酸钾为原料合成中间体2-氯-5-氯甲基噻唑咪唑）

116.7 g硫氰化钾、2 g四丁基溴化铵溶于200 mL水中，再将111 g 2,3-二氯丙烯溶于100 mL甲苯中，缓慢滴加至其中，完毕后升温至80℃，回流反应5 h，TLC检测取代反应完全，分离出甲苯相，甲苯相以清水洗涤2次，饱和食盐水洗涤1次，干燥后110℃加热重排6 h，减压蒸干甲苯，再蒸馏出2-氯丙烯基异硫氰酸酯118.7 g。将异硫氰酸酯溶于100 mL二氯甲烷中，冰水浴下逐滴加入140 g氯化砜，控制体系温度低于40℃，伴随反应放出大量氯化氢气体，滴加完毕，继续搅拌1 h，气相色谱检验反应完全后，分别加入100 mL水两次，100 mL饱和碳酸钠溶液1次，搅拌下洗涤过量的酸，蒸去二氯甲烷，剩余物抽滤，收集产品为无色粘稠液体，称重为121.1 g，收率为 72%。

图4 中间体2-氯-5-氯甲基噻唑咪唑的合成

（2）3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪的合成[5]

18 g甲基硝基胍、75 g多聚甲醛溶于161 g甲酸中，加入少量的无机强酸，升温至80℃，搅拌6 h，蒸去甲酸，以氢氧化钠调节pH值至中性，析出大量白色固体，洗涤，干燥，称重得136 g，收率合计85%。

图5 中间体3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪的合成

（3）噻虫嗪的合成

由于中间体2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪合成噻虫嗪是一个典型的亲核取代反应，我们选用碳酸钾作为缚酸剂，碳酸钾的用量会影响产品的收率和质量，过量的碳酸钾会加快反应速率，缩短反应时间，但也会导致中间体2-氯-5-氯甲基噻唑分解；碳酸钾用量过低，反应速率降低，产品的转化率也较低，最终导致产品的收率降低。通过优化条件，找到碳酸钾适宜用量的实验条件。1.85 g3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪，1.68 g 2-氯-5-氯甲基噻唑，2.76 g碳酸钾溶于10 mL碳酸二甲酯中，升温至60℃～65℃，搅拌12 h，TLC跟踪反应，2-氯-5-氯甲基噻唑耗尽时，停止反应，加入水相溶解无机盐，分出有机相，蒸干溶剂得淡黄色粉末2.47 g，产率84%。

2 结论

本文选用2-氯-5-氯甲基噻唑和3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪为中间体合成噻虫嗪。通过反应条件优化，以2,3-二氯丙烯、硫氰酸钾合成中间体2-氯-5-氯甲基噻唑的收率为72%，以甲基硝基胍、多聚甲醛合成中间体3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪的收率为85%，中间体2-氯-5-氯甲基噻唑、3-甲基-4-硝基亚胺基四氢-1,3,5-噁二嗪合成噻虫嗪的收率为84%。