3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯的合成及应用进展

陈春玉，王少楠，胡 迎

(西南化工研究设计院有限公司，四川 成都 610225)

3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯(又名3-氨基-4,4,4-三氟丁烯酸乙酯)是一种非常重要的有机化工中间体，具有酯、酰和氨的三重性质，常用于成环反应，应用面广。由于3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯可合成一种尿嘧啶类新型除草剂(苯嘧磺草胺)，靶向作用强，选择性强，毒性弱，2010年已在阿根廷、智利、尼加拉瓜和美国等国批准上市；3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯还可用于合成治疗病毒感染和癌症Toll样受体激动剂，也可作杀虫剂，在农药和医药等领域发挥一定的作用。

1 3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯的合成方法

关于3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯合成的报道比较少，一般都是采用化学法合成，但是由于合成步骤比较多，收率都不高。文献报道有两种路线合成3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯，一种是采用4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯为原料进行合成；另一种是采用三氟乙酸为原料进行合成。

1.1 4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯法制备3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯

采用4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯为原料时，由于4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯中含有乙酰基，在酸性条件下，伯胺亲核进攻乙酰基上的碳后，碳上既有伯胺基又有羟基，不稳定，脱一分子水，形成碳氮双键，再异构化与羧基形成共轭双键，最终完成转化。

基于此合成机理，日本报道[1]了以4,4,4-三氟代乙酰乙酸乙酯为原料，与伯胺在脂肪酸溶剂中，先形成中间产物三氟乙酰乙酸的铵盐，再发生脱水反应，得到3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯，产品反应收率不高，在60%～65%左右。

中国专利[2]也报道了用三氟乙酰乙酸乙酯为起始原料，在85 ℃与乙酸铵反应5 h，得到3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯，产品气相收率98%。

1.2 三氟乙酸法制备3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯

采用三氟乙酸为原料时，需要三步完成，首先是酯化反应，在酸催化剂下，三氟乙酸与正丁醇反应生成三氟乙酸丁酯，接着在催化剂作用下，三氟乙酸丁酯与乙酸乙酯完成缩合反应，生成三氟乙酰乙酸乙酯烯醇钾，而三氟乙酰乙酸乙酯烯醇钾属于β-氧代酯，在酸催化剂下，很容易反应生成β-氨基不饱和酯，因此最后一步胺化反应，就是三氟乙酰乙酸乙酯烯醇钾与硫酸铵反应生成3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯。

汪文婷等[3-4]和陆阳等[5]分别报道，以三氟乙酸、正丁醇、乙酸乙酯、硫酸铵等为原料，以甲基苯磺酸为酯化催化剂，正丁醇钾为缩合催化剂，硫酸为胺化催化剂，依次发生酯化、缩合、胺化反应，该反应中间体都不需分离，这种一锅煮法反应时间约为20 h，合成的3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯收率为70%左右，纯度99.6%。该法的原料价廉易得，反应比较温和，操作简单、安全，对设备要求低，但是反应时间较长。

综上所述，3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯的合成方法中，原料从三氟乙酰乙酸乙酯出发，在有水的存在下易水解，发生一系列副反应，影响产物纯度，且后处理操作复杂，不利于工业化大生产；原料从三氟乙酸出发，需要三步合成目标产物，步骤较多，收率较低。故3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯的合成方法有待进一步提高。

2 3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯的应用研究

3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯最主要的作用就是与相应的化合物成环，制备含三氟甲基的尿嘧啶类除草剂[6]。

2.1 在农药领域的作用

3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯与相应的化合物环化后可以制备含三氟甲基的尿嘧啶化合物，该类化合物具有较好的除草和除虫活性，被用作农药中间体或者直接作为农药应用于作物杂草及病虫害的防治。由于该类化合物的这种特殊活性，所以研究者们以三氟甲基尿嘧啶为先导化合物，对其有一定广泛且深入的研究。

1993年，中国专利[7]报道了用3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯与异氰酸4-氯-2-氟-5-(苯基甲氧基)苯酯，在碱催化剂氢化钠下，低温，一般是在-50和-70 ℃之间，反应1 h，然后再在常温下反应1.5 h，制备出3-[4-氯-2-氟-5-(苯基甲氧基)苯基]-6(三氟甲基)-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮，这种化合物是除草剂，能选择性控制有用的作物如甘蔗、柑桔、棉花、水稻、大豆等农作物中杂草的生长。

1996年，中国专利[8]报道用3-氨基-4,4,4-三氟丁烯酸乙酯与4-氯-2-甲基-1,2(2H)-苯并异噁唑烷-3-酮-7-基]异氰酸酯，在室温，无机碱氢化钠条件下，发生环化反应，制备出3-[4-氯-2-甲基-1,2(2H)-苯并异噁唑烷-3-酮-7-基]-6-三氟甲基-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮，这种化合物也是一种除草剂，可以选择性除去农作物如小麦、玉米和大豆中的杂草。

1997年，中国专利报道[10]用3-氨基-4,4,4-三氟丁烯酸乙酯与N-(5-氰基-2,4-二氯-苯基)-O-乙基-氨基甲酸酯，在碱催化剂碳酸钾作用下，130 ℃，反应3 h，制备出1-(5-氰基-2,4-二氯-苯基)-3,6-二氢-2,6-二氧代-4-三氟甲基-1(2H)-嘧啶，这种化合物作为除草剂，特别适用于在芽前或芽后在单子叶农作物(如：玉米、小麦、甘蔗、菠萝等)中选择性控制单子叶杂草(如：狗尾草等)和双子叶杂草(如：马齿苋等)。

1998年，中国专利[9]报道通过3-氨基-4,4,4-三氟丁烯酸乙酯与7-氯-5-氟-1-甲基-1H-苯并三唑-4-基碳酸乙酯为原料，先在碱催化剂甲醇钠条件下，10 ℃反应1.5 h，再在碱催化剂1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一-7-烯(DBU)条件下，120 ℃反应4 h，最后再在20 ℃下反应18 h，制得3-[7-氯-5-氟-1-甲基-1H-苯并三唑-4-基]-6-三氟甲基-2,4(1H.3H)-嘧啶二酮，该化合物的主要作用是在低施用量下高效除去小麦、稻、玉米、大豆、棉花等中的阔叶杂草和草皮杂草，而对作物基本没有伤害。

2.2 其 它

2005年，中国专利[11]报道用3-氨基-4,4,4-三氟丁烯酸乙酯与N-(2-氯-4-氟-5-[(乙氧基羰基)氨基]苯甲酰基)-N’-甲基磺酰胺，在碱催化剂甲醇钾条件下，120 ℃，边反应边蒸馏，4.5 h后，制得一种有价值的化合物：2-氯-5-[3,6-二氢-2,6-二氧代-4-(三氟甲基)-1(2H)-嘧啶基]-4-氟-N-{[甲基(1-甲基乙基)氨基]磺酰基}苯甲酰胺。

3 结 论

通过对3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯的合成工艺及应用方面的介绍，可以看出，温和、安全、清洁、高收率、低成本仍是未来合成3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯的方向，只有更适合实现工业化生产，才能最终发挥市场应用的作用。总之，3-氨基-4,4,4-三氟巴豆酸乙酯作为合成含三氟甲基杂环类的先导化合物，虽然有些局限于农药方面的应用，但是随着科技的进步，其用途会被更大地挖掘出来，并最终提高市场份额，因此对其合成工艺及应用领域的深入开发和研究还是十分有价值的。