鄭怡倩 ,丁莉莉 ,汪魯焱 ,余 玉 ,劉安昌*
1.武漢工程大學化工與制藥學院,湖北 武漢 430205;
2.綠色化工過程教育部重點實驗室(武漢工程大學),湖北 武漢 430205
氟嘧菌酯通用名稱為luoxastrobin,商品名稱為Fandango,化學名稱是{2-〔6-(2-氯苯氧基)-5-氟嘧啶-4-基氧〕苯基}(5,6-二氫-1,4,2-二嗪-3-基)甲酮O-甲基肟,由拜耳公司1994年開發(fā)。2004年上市的一個廣譜二氫嗪類(dihydro-dioxazines)內吸性莖葉處理用殺菌劑品種,與其他甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑作用機理一樣,氟嘧菌酯也是線粒體呼吸抑制劑,噴施葉片上后可向頂傳導,對孢子萌發(fā)和菌絲生長均有抑制作用。氟嘧菌酯(fluox?astrobin)作為一種甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑,該藥對幾乎所有真菌綱病害如銹病、穎祜病、網斑病、白粉病、霜霉病等數十種病害均有很好的活性,廣泛應用于禾谷類作物、馬鈴薯、蔬菜和咖啡等作物[1-3]。
氟嘧菌酯主要由兩個中間體3,5-二氯-4-氟嘧啶(1)和 3-[1-(2-羥基苯基)-1-(甲氧亞氨基)-甲基]-5,6-二氫-1,4,2-二噁嗪(2)合成,其合成路線主要有以下2種方法[4-10]:
方法一:3,5-二氯-4-氟嘧啶與鄰氯苯酚反應得到4-氯-6(2-氯苯氧基)-5-氟嘧啶,然后與中間體3-[1-(2-羥基苯基)-1-(甲氧亞氨基)-甲基]-5,6-二氫-1,4,2-二噁嗪(2)得到氟嘧菌酯。
方法二:中間體 3-[1-(2-羥基苯基)-1-(甲氧亞氨基)-甲基]-5,6-二氫-1,4,2-二噁嗪(2)與鄰氯苯酚反應得到[2-(6-氯-5-氟嘧啶-4-氧基)-苯基]-(5,6-二氫-[1,4,2]-二噁嗪-3-基)甲酮 O-甲氧基肟,然后與3,5-二氯-4-氟嘧啶反應得到目的產物氟嘧菌酯。
中間體3,5-二氯-4-氟嘧啶(1)目前只有一條合成路線。以丙二酸二乙酯為起始原料,通過氯化,氟化,得到2-氟-丙酸二乙酯,然后與醋酸甲脒或甲酰胺環(huán)化,然后三氯氧磷氯化等4步反應得到,其合成路線如下:
中間體3-[1-(2-羥基苯基)-1-(甲氧亞氨基)-甲基]-5,6-二氫-1,4,2-二噁嗪(2)的合成路線主要有2條:
路線一:以苯并呋喃-3-酮為原料,通過甲氧基羥胺和叔丁基硝酸酯兩步肟化,然后溴乙醇或環(huán)氧乙烷醚化,最后分子內環(huán)化得到。該路線收率低,且原料不易得,叔丁基硝酸酯比較昂貴。
路線二:以4-羥基香豆素的為起始原料,通過消化,水解得到2-羥基-2’-硝基苯乙酮然后與甲氧基鹽酸羥胺肟化關環(huán),最后與溴乙醇或環(huán)氧乙烷醚化,分子內關環(huán)得到目的產物,該路線原料易得,收率高,易工業(yè)化。
通過以上文獻資料分析,采用以4-羥基香豆素的為起始原料合成中間體3-[1-(2-羥基苯基)-1-(甲氧亞氨基)-甲基]-5,6-二氫-1,4,2-二噁嗪(2);然后與中間體 3,5-二氯-4-氟嘧啶(1)反應合成目的產物氟嘧菌酯。
丙二酸二乙酯,化學純,中國華東師范大學化工廠生產?;酋B龋瘜W純,山東金山亭昕化工廠生產。氟化氫胺絡合物,工業(yè)品,太倉科幕化工廠生產。醋酸甲瞇,工業(yè)品,濰坊市偉蒙化工有限公司生產。三氯氧磷,化學純,武漢格奧化學有限公司生產。鄰氯苯酚,化學純,國藥集團化學試劑有限公司生產。E-(5.6-二氫-[1,4,2]-二噁嗪-3-基)-(2-羥基苯基)-甲酮-O-甲基肟,實驗室自制。溫度計未校正。所用試劑和溶劑均為試劑級。RY-I熔點儀、ZF-20D暗箱式紫外分析儀。
48 g(0.3 mol)丙二酸二乙酯和200 mL甲苯加入到裝有攪拌器、溫度計和回流管的500 mL反應瓶中,在水浴條件下,滴加 42.6 g(0.315 mol)磺酰氯,滴加完畢,然后在室溫條件下反應過夜。反應結束,通入氮氣0.5 h,除去副產物鹽酸和二氧化硫。加入500 mL水,用質量分數10%氫氧化鈉水溶液調節(jié)pH=7,分層,有機相用水水洗,濃縮得到粗品,減壓蒸餾,收集條件為100℃~103℃/1.4 MPa,餾分45.92 g,收率:93.05%。文獻[4]收率:87%。
在裝有回流冷凝管的100 mL PFA的反應瓶中加入 33.4 g(0.334 mol)三乙胺和 75.3 g(0.4 mol)的1,8-二氮雙環(huán)[5,4.0]十一烷-7-烯的HF胺絡合物,升溫至 80 ℃,滴加 77.8 g(0.4 mol)2-氯-丙二酸二乙酯,滴加完畢后保溫1 h。然后升溫至105℃~110℃保溫反應15 h。加入100 g水,分層,水層用二氯甲烷萃取,合并有機相,洗三次,每次用80 mL水水洗,濃縮得到粗品,減壓蒸餾,收集條件74 ℃~76 ℃/1.4 MPa餾分52.7 g,收率:74%。文獻[7]收率:72.5%。
在裝有攪拌器、溫度計以及回流冷凝管的500 mL的反應瓶中,加入48.6 g(0.9 mol)甲醇鈉和160 mL的甲醇,冷卻至溫至0℃~5℃,加入32.7 g(0.315 mol)醋酸甲脒,然后滴加 53.4 g(0.3 mol)的2-氟-丙二酸二乙酯,時間1.5 h,滴加完畢后加熱回流10 h。減壓蒸餾除去甲醇,加入100 g水,用鹽酸調節(jié)pH=2,有大量淺棕色固體析出,過濾,干燥,得白棕色固體 29.4 g,收率:75.4%。文獻[8]收率 :52% 。1H-NMR(DMSO-d6,,400 MHz):δ 12.35(bs,2H),7.91(s,1H)。
在裝有攪拌器,溫度計以及回流冷凝管的500 mL 的反應瓶中,加入 39 g(0.3 mol)3,5-二羥基-4-氟嘧啶和250 g三氯氧磷溶液中,滴加8.94 g(0.06 mol)N,N-二乙基苯胺,時間0.5 h。滴加完畢后升溫至反應回流,保溫過夜。反應完畢后,加熱蒸餾除去多余的三氯氧磷,加入100 g水,洗三次,每次用80 mL乙酸乙酯萃取,合并有機相,洗三次,每次用80 mL水水洗,濃縮得粗品。減壓蒸餾,收集48℃~50℃/0.14 MPa,餾分36.3 g,收率:72.4%。文獻[13]收率:89%。1H-NMR(400 MHz,DMSO-d6)化學位移δ7.9(s,1H),12.3(brs,2H)。
4,6-二氯-5-氟嘧啶 47.2 g(0.2 mol),碳酸鉀30.7 g(0.22 mol)和 120 mL 丙酮加入到裝有攪拌器,溫度計和回流冷凝管的500 mL反應瓶中,加熱到 50℃~60℃,滴 26.8 g(0.21 mol)鄰氯苯酚的50 mL丙酮溶液,滴加完畢,加熱回流8 h。冷卻,蒸出丙酮,殘液溶于200 mL氯仿,洗三次,每次用100 mL水洗,無水硫酸鈉干燥,濃縮得淡黃色液體59.6 g,收率91.0%,產品直接用于下步反應。文獻[14]收率86.7%,1H-NMR(400 MHz,DMSO-d6)化學位移δ:7.23~7.50(m,4H),8.31(m,1H)。
在裝有攪拌器、溫度計以及回流冷凝管的500 mL的反應瓶中,加 3-[1-(2-羥基苯基)-1-(甲氧亞氨基)-甲基]-5,6-二氫-1,4,2-二噁嗪47.2 g(0.2 mol),碳酸鉀 27.6 g(0.2 mol)和甲基異丁酮200 mL。加熱至80℃,然后滴加65.8 g 4-氯-6(2-氯苯氧基)-5-氟嘧啶(0.2 mol)的50 mL甲基異丁酮溶液。加熱回流5 h,冷卻。加熱150 mL溶液,分層,水相用甲基異丁酮萃取,合并有機相,濃縮得到82.8 g固體,收率:91.0%。熔點108℃~112℃,文獻[15]收率:75%~88%。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)化學位移δ 3.84(s,3H),4.17(t,2H),4.45(t,2H),7.21~7.28(m,2H),7.32-7.40(s,4H),8.21(m,1H)。
1)以丙二酸二乙酯為起始原料,經磺酰氯氯化得到2-氯-丙二酸二乙酯、后與氟化氫的胺絡合物氟化得到2-氟-丙二酸二乙酯、再與醋酸甲瞇環(huán)合得到3,5-二羥基-4-氟嘧啶、最后與三氯氧磷回流氯化得到3,5-二氯-4-氟嘧啶。
2)3,5-二氯-4-氟嘧啶在碳酸鉀的催化下與鄰氯苯酚反應得到4-氯-6(2-氯苯氧基-5-氟嘧啶,然后與中間體3-[1-(2-羥基苯基)-1-(甲氧亞氨基)-甲基]-5,6-二氫-1,4,2-二噁嗪反應得到目的產物氟嘧菌酯??偸章?3.2%,含量較高。該路線原料廉價易得,反應條件溫和,易于處理和操作,適宜于工業(yè)化生產。
3)文獻報道中用甲酰胺替代醋酸甲瞇環(huán)合反應,收率較低,2-氟-丙二酸二乙酯的利用率不高,反應完畢后還有較多反應物未反應完全,且易焦化。本文采用醋酸甲瞇環(huán)合,收率較高,反應溫和,產品呈淺白棕色,雜質較少。醋酸甲瞇與甲醇鈉反應時間對收率的影響較大,反應時間0.5 h,收率只達到42%。該反應也可在回流溫度下反應15 h,但產生較多雜質呈深棕色,且雜質不易除去,不利于下步反應進行。
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