（农药学专业论文）农药中间体23二氯5三氟甲基吡啶的合成工艺研究.pdf

0 一 蚺0 ：、 ： 二； ：i 浙江工业大学硕士学位论文 农药中间体2 , 3 二氯5 三氟甲基吡啶的 合成工艺研究 摘要 2 ，3 二氯5 一三氟甲基吡啶为一种具有较高应用价值的含氟吡啶类 有机中间体，是生产及创制多种高效农药的关键中间体。本课题以 1 ，1 ，1 三氟三氯乙烷为起始原料，经四步反应合成2 ，3 二氯5 三氟甲 基吡啶，与传统的吡啶类衍生物卤代合成法相比，具有原材料成本低， 操作条件简单，收率较好的优点，具有较高的研究开发应用价值。 通过优化实验，探索出各步反应较佳的合成工艺条件。， 11 ，1 ，卜三氟- 2 ，2 - - 氯一3 一二甲胺基一3 一三甲基硅氧基丙烷的较佳 合成工艺条件：三甲基氯硅烷、锌粉、d m f 与1 ，1 ，1 三氟三氯乙烷的 投料配比为1 2 ：1 2 ：1 3 ：1 ，反应温度5 1 0 ，保温时间2h 。反应收 率约6 0 ，产品含量约9 0 。 2 3 ，3 ，3 三氟2 ，2 二氯丙醛的较佳合成工艺条件：1 ，1 ，1 三氟一2 ，2 二氯 3 二甲胺基3 三甲基硅氧基丙烷与浓硫酸投料配比为1 ：1 ，室温滴加 浓硫酸，5 0 保温反应3h 。反应收率约8 7 ，产品含量约9 5 。 35 ，5 ，5 三氟2 ，4 - 二氯4 甲酰基戊腈的较佳合成工艺条件：3 ，3 ，3 三 氟2 ，2 二氯丙醛、丙烯腈、乙腈与氯化亚铜投料配比为 o 2 ：1 2 ：1 5 ：o 0 1 ，反应温度为1 2 0 ，反应时间3 0h 。反应收率约 6 5 ，产品含量9 3 以上。 浙江工业大学硕士学位论文 42 。3 二氯5 三氟甲基吡啶的较佳合成工艺条件：以氯化氢作催化 剂，d m f 作溶剂，在5 0 滴加5 ，5 ，5 一三氟- 2 二氯4 甲酰基戊腈， 滴加完毕后搅拌反应1h ，升温至9 0 反应lh 。反应收率约6 3 ， 产品含量9 8 以上。 经过优化，各步反应的工艺条件均获得了一定的改进提高，取得 了良好的结果，达到了降低成本，简化工艺的目的。各步反应收率均 达到或超过文献报道值。产物及各步反应中间体质量满足要求，结构 均经取、1 hn m r 、g c m s 表征确认。该合成工艺已初步具备了工 业化应用价值。 关键词：2 ，3 二氯5 三氟甲基吡啶，1 ，1 ，1 三氟三氯乙烷，1 ，l ，卜三氟 一2 ，2 一二氯一3 一二甲胺基一3 一三甲基硅氧基丙烷，3 ，3 ，3 三氟2 ，2 二氯丙 醛，5 ，5 ，5 三氟2 ，4 二氯4 甲酰基戊腈，合成 浙江工业大学硕士学位论文 s t u d yo nt h es y n t h e s i sp r o c e s s o f 2 , 3 - d i c h l o r o 5 t r i f l u o r o m e t h y l p y r i d i n ea s a ni m p o r t a n ti n t e r m e d i a t eo fp e s t i c i d e s a b s t r a c t 2 , 3 - - d i c h l o r o - 5 t r i f l u o r o m e t h y l p y r i d i n e i sa n i m p o r t a n to r g a n i c i n t e r m e d i a t eo fp r o d u c i n gs o m eh i 曲e f f e c t i v ep e s t i c i d e sc o n t a i n i n g f u o r i n e i ti s p r e p a r e d w i t h l ，1 ，1 - t r i c h l o r o t r i f l u o r o e t h a n ea sar a w m a t e r i a lt h r o u g hf o u rs t e p s c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lh a l o g e n s u b s t i t u t i o no f t h ep y r i d i n ed e r i v a t i v e s ，t h i sp r o c e s sh a st h ea d v a n t a g e so f l o wc o s to ft h er a wm a t e r i a l s ，s i m p l eo p e r a t i o na n dg o o dy i e l d a sa r e s u l t ，t h ep r o c e s sh a sh i 曲v a l u eo f b e i n gs t u d i e da n dd e v e l o p e d t h e o p t i m a ls y n t h e s i sp r o c e s s e so ft h ep r o d u c ta n di t si n t e r m e d i a t e s a l eo b t a i n e dt h r o u g h e x p e r i m e n t s 1t h eo p t i m a ls y n t h e s i sp r o c e s so f 2 ，2 一d i c h l o r o - 3 一d i m e t h y l a m i n o - 1 ，1 ，1 - t r i f l u o r o - 3 t r i m e t h y l s i l y l o x y p r o p a n ei s a sf o l l o w s ：t h em o l a rr a t i oo f t r i m e t h y lc h l o r o s i l a n e ，z i n cp o w d e r , d m ft o1 ，1 ，1 一t r i c h l o r o t r i f l u o r o e t h a n ei s 1 2 ：1 2 ：1 3 ：1 ；t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s5 - 1 0 a n dt h e r e a c t i o nt i m ei s2h w i t ht h i sp r o c e s s ，t h ey i e l di sa b o u t6 0 a n dt h e p u r i t yi sa b o u t9 0 i 浙江工业大学硕士学位论文 2t h eo p t i m a ls y n t h e s i sp r o c e s so f2 , 2 一d i c h l o r o - 3 ，3 ，3 - t f i f l u o r o p r o p a n a l i s 髂f o l l o w s ：t h em o l a rr a t i oo f2 , 2 - d i c h l o r o - 3 一d i m e t h y l a m i n o 一1 ，1 ，1 一 t r i f l u o r o - 3 - t r i m e t h y l s i l y l o x y p r o p a n et os u l f u r i ca c i di sl ：1 ；s u l f u r i ca c i d i sd r o p p e di n t ot h er e a c t a n ta ta m b i e n tt e m p e r a t u r ea n dt h e nr e a c t e da t5 0 f o r3h w i t ht h i sp r o c e s s ，t h ey i e l di sa b o u t8 7 a n dt h ep u r i t yi s a b o u t 9 5 3t h e o p t i m a ls y n t h e s i sp r o c e s s o f2 , 4 - d i c h l o r o - 5 ，5 ，5 一t r i f l u o r o 一4 - f o r m y l v a l e r o n i t r i l ei s a sf o l l o w s ：t h em o l a rr a t i oo f2 , 2 - d i c h l o r o 一3 ，3 ，3 - t r i f l u o r o p r o p a n a l ，a c r y l o n i t r i l e ，a e e t o n i t r i l e t oc o p p e r ( 1 ) c h l o r i d ei s 0 2 ：1 2 ：1 5 ：0 0 1 ；t h er e a c t i o n t e m p e r a t u r e i s1 2 0 a n d t h er e a c t i o n t i m e i s3 0h w i t ht h i sp r o c e s s t h ey i e l di sa b o u t6 5 a n dt h ep u r i t yi so v e r 9 3 4t h eo p t i m a ls y n t h e s i sp r o c e s so f2 , 3 d i e h l o r o - 5 t r i f l u o r o m e t h y l p y r i d i n e i s t h a t ：2 , 4 - d i c h l o r o 一5 ，5 ，5 一t r i f l u o r o - 4 一f o r m y l v a l e r o n i t r i l e i s d r o p p e di n t od m fs a t u r a t e db yh y d r o g e nc h l o r i d ea t5 0 ，a n dt h e n r e a c t e da t9 0 f o r1h t h ey i e l di sa b o u t6 3 a n dt h ep u r i t yi so v e r 9 8 t h r o u g ho p t i m a lc o n d i t i o n s ，t h es y n t h e s i sp r o c e s sw a si m p r o v e da n d d e v e l o p e d ，a n dt h eg o a l so fc o s tr e d u c t i o na n dp r o c e s ss i m p l i f i c a t i o n w e r ea c h i e v e d t h ey i e l d so fe a c hs t e pw e r er e a c h e do rs u r p a s s e dt h e y i e l d so ft h ec o n c e r n e dd o c u m e n t s t h eq u a l i t i e so ft h ep r o d u c ta n di t s i n t e r m e d i a t e sw e r em e tt h e r e q u i r e m e n t sa n dt h e s t r u c t u r e sw e r e 浙江工业大学硕士学位论文 c o n f i r m e db yi r , 1 hn m ra n dg c - m s t h i ss y n t h e s i sp r o c e s so f 2 , 3 - d i c h l o r o - 5 - - t r i f l u o r o m e t h y l p y r i d i n e h a sh a dt h ev a l u eo f b e i n g i n d u s t r i a l i z e d k e yw o r d s ：2 , 3 - d i c h l o r o 一5 t r i f l u o r o m e t h y l p y r i d i n e ，l ，1 ，1 - t r i c h l o r o t r i f l u o r o e t h a n e ， 2 , 2 - d i c h l o r o - 3 d i m e t h y l 一1 ，1 ，1 一t r i f l u o r o - 3 一t r i m e t h y l s i l y l o x y p r o p a n e ，2 , 2 一d i c h l o r o 一3 ，3 ，3 - t r i f l u o r o p r o p a n a l ， 2 , 4 一d i c h l o r o 一5 ，5 ，5 - t r i f l u o r o 一4 一f o r m y l v a l e r o n i t r i l e ，s y n t h e s i s v 浙汀工业大学硕士学位论文 d m f g c i r h n 哏 符号说明 n ，n d i m e t h ) r l f o n n a m i d en ，n 一二甲基甲酰胺 g a sc h r o m a t o g r a p h y 气相色谱 i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y 红外光谱 1 hn u c l e a rm a g n e t i c1 h 核磁共振 r e s o n a n c e g c m sg a sc h r o m a t o g r a p h - m a s s 气相色谱一质谱 s p e c t r o m e t e r联用仪 v i 浙江工业大学硕七学位论文 第一章前言 当前，世界农药的发展趋势是使用活性高、选择性好的农药，以达到减少施 药量，减轻对环境影响的目的。由于氟原子的特殊性质及含氟农药具有的用量少、 毒性低、药效高、代谢能力强等优点，含氟农药的发展非常迅速，已成为当今世 界农药工业的一个发展方向，并带动着含氟农药中间体的快速发展。 1 1 氟原子的特性及含氟农药的性能特点1 1 1 氟原子位于冠素周期表中第二周期第七主族，在卤族元素中位居首位，其最 0 、 外层电子排布为 ； ，具有原子半径小，电负性高的特点。 一 氟原子的共价半径仅为o 7 2a ，为卤族元素中最小的元素，在不带电情况下， 氟原子体积仅为氯原子的1 4 ，不到碘原子的1 1 0 ，在反应中有利于较多氟原子 靠近反应位，加快反应的进行。同时，与氢原子相比，氟原子的范德华半径仅为 氢的1 1 3 倍，为1 3 5a ，是所有元素中与氢原子最为接近的元素，因此，容易 “冒充”氢原子而进入生物体内。氟原子的电负性为4 0 ，是所有元素中电负性 最大的原子，可以通过对生物分子中生理活性部位的电子传递作用，提高药物的 活性，破坏有害体的正常电子传递。由于氟原子的半径和电负性特点，使得c 一 f 键的键能极高，达4 8 5 5 8k j t o o l ，故与氟结合的部位稳定性高，代谢受到阻碍， 从而大大提高化合物的生物活性，使病菌、害虫、杂草等有害物的代谢受阻，最 终导致死亡。此外，当同一碳上同时存在多个氟原子( 如- c f 3 ) 时，由于它们之 间的携带作用，使其疏水性远高于碳氢化合物。这种疏水作用与一般的亲脂作用 有着本质区别，这是因为结合态氟原子的外层电子充填的紧密程度为各种元素之 首，故不易受外界环境的影响而发生诱变，表现出良好的排斥性和离散性，从而 使其相溶性和表面活性显著提高。同时，其对生物体内各种物质相( 如组织膜等) 有着独特的渗透效应，使活性成分易被吸收、传递，达到杀虫、杀菌或除草等目 的。它还不易受外界的影响( 如光等) ，在通常条件下均能正常发挥作用【2 3 】 正是由于氟原子具有上述的模拟效应、电子效应、阻碍效应和渗透效应，使 得含氟农药的生物活性往往比相应的非含氟农药提高数倍，具有很高的生物活 性，同时又被公认为对环境影响最小1 4 】。因此，含氟农药在性能上具有用量少、 浙江工业大学硕七学位论文 毒性低、药效高、代谢能力强等优点，在新农药的创制中越来越受到重视【5 】。 1 2 含氟农药的发展 人类最早开发应用的含氟农药为杀鼠剂一氟乙酸钠( 1 9 5 9 年) ，由于其毒性 太高，于1 9 7 5 年即禁用，真正的含氟农药则为1 9 6 0 年出现的二硝基苯胺类除草 剂氟乐灵，并一直沿用至今含氟农药虽然价格昂贵，但由于其活性高，用量很 低，对环境影响小，对其的开发研究十分活跃，含氟农药开发已成为当今新农药 创制的主体之一【6 1 。据不完全统计，目前使用的一千多个农药品种中，含氟农药 约占1 5 左右，近l o 年来新开发的农药品种中，含氟化合物高达5 0 以上。 科研人员设计不同结构和不同用途的含氟农药，同时不断扩大含氟基团的范围， 将主要采用c f 3 拓展为- c h f 2 、- o c f 3 、o c h 2 f 、- o c f 2 c h f 2 、一o c h 2 c f 3 、- s o c f 3 等等，从而使研究思路及范围更加广阔。含氟新农药品种的开发层出不穷，发展 方兴未艾，已成为现在乃至将来农药行业开发与应用的主导产品。 1 3 含氟农药的主要分类1 1 1 1 含氟农药的品种较多，目前已经开发应用的含氟农药有近1 5 0 种，分类也比 较复杂。按其功能主要可分为含氟除草剂( 约占4 5 ) 、含氟杀虫剂( 约占3 3 ) 、 含氟杀菌剂( 约占1 5 ) 和其它含氟农药( 约占7 ) 。 1 3 1 含氟除草剂 含氟除草剂是含氟农药中所占比例最大的品种，约占含氟农药总量的4 5 左右，近十年开发的除草剂中，含氟化合物占一半以上。含氟除草剂，按其氟原 子所处的位置，又可分为芳( 杂) 环上含氟原子的除草剂，芳( 杂) 环上含三氟 甲基的除草剂，芳( 杂) 环上含有o c f 3 、- c h f 2 、- o c h f 2 等基团的除草剂以及 烷碳链上和非直链于芳( 杂) 环上具有氟原子的除草剂等种类。 1 3 1 1 芳( 杂) 环上含氟原子的除草剂 主要品种有：麦草伏、氟草烟、氰氟草酯、丙炔氟草胺、唑嘧磺胺酯、戊恶 唑草、异丙唑草酯、氟噻草胺、氟吡草腙、氟噻草乙酯等。除上述品种外，近年 来国内外报道的新开发的芳( 杂) 环上含氟除草剂还有陶氏农业科学公司开发的 双氟磺草胺、村邦公司开发的酰亚胺类除草剂p r o f l u a z o l 、日本曹达公司开发的 2 浙江工业大学硕士学位论文 噻二唑类除草剂n s - - 2 4 2 4 7 9 及美国氰胺公司开发吡啶酰胺类除草剂a c 9 0 0 0 0 1 等等。 1 3 1 2 芳( 杂) 环上含三氟甲基的除草剂 在除草剂结构中引入三氟甲基已经成为新型除草剂开发的重点，迄今为止， 已经开发出含有三氟甲基芳( 杂) 环的除草剂有数十个品种，是含氟除草剂各种 结构之最。 主要品种有：氟乐灵、三氟羧草醚，乙氧氟草醚、乙羧氟草醚、氟磺胺草醚、 氟氯草醚、吡氟禾草灵、吡氟甲禾灵、吡氟氯禾灵、乳氟禾草灵、氟萘草酯、呋 草酮、氟草咯酮、毗氯草胺、氟啶磺隆、氟醚草酯等近年来，又新开发了大量 含有三氟甲基芳( 杂) 环的除草剂，如酰胺类m o n - 4 6 0 1 、吡唑类异丙吡草酯、 异恶唑类异恶氟草、陶氏农业科学公司开发的磺胺除草剂p e n o x s u l a m 、大豆田除 草剂q y - 9 9 8 、杜邦公司开发的旱田除草剂d u p o n t p y r a z o l y l p y r i m i d i n e1 和d u p o n t p y r a z o l y l p y r i m i d i n e2 、日本曹达公司开发的大豆除草剂n s - 2 4 5 8 5 2 、罗姆- 哈斯 公司开发的广谱旱田b e n z o x a z i n e 类除草剂、先正达公司开发的p - 4 5 0 除草剂、 巴斯夫公司开发的t r i t o s u l f u r o n 除草剂、f m c 开发的b e z f e n d i z o n e 除草剂、诺 华公司开发的f l u o b u t r a c i l 除草剂、日本住友化学公司开发的s 8 3 6 9 7 除草剂及 日本宇部兴产公司开发的u b h 8 2 0 除草剂等等。 1 3 1 3 芳( 杂) 环上含- o c f 3 、- c h f 2 、- o c h f 2 等基团的除草剂 这类含氟除草剂品种相对较少，主要有氟嘧磺隆、唑柄草酯、氟硫草啶等。 1 3 1 4 烷碳链上和非直链于芳( 杂) 环上具有氟原子的除草剂 在烷链碳上含有氟原子的除草剂以磺酰脲为主，也有一些其他品种，具有这 种结构的除草剂品种不多，主要有三唑类胺草唑、磺酰脲类三氟丙磺隆、三嗪类 三嗪氟草胺、酰胺类的m e f l u i d i d e 、i d m i t s uk o s a n 公司最近完成开发的三嗪胺类 除草剂t r i a z i f l a m 等。 1 3 2 含氟杀虫剂 含氟杀虫剂约占含氟农药的3 3 左右，按其母体结构，主要分为两大类， 含氟拟除虫菊酯类杀虫剂和含氟苯甲酰脲类杀虫剂，另外还包括一些其它母体结 构的含氟杀虫剂 1 3 2 1 含氟拟除虫菊酯类杀虫剂 浙江工业大学硕士学位论文 芳环上含氟原子结构的拟除虫菊酯类杀虫剂主要有五氟苯菊酯、四氟菊酯、 七氟菊酯、氟氯苯菊酯、氟硅菊酯、氟氯氰菊酯、三氟醚菊酯及近年来新开发的 f 1 3 2 7 、f 7 8 6 9 等；芳环上含o c f 3 、，c h f 2 、- o c h f 2 等基团的拟除虫菊酯主要 有氟氯戊菊酯、氟溴醚菊酯等；烷碳链上含氟原子的拟除虫菊酯类杀虫剂主要有 氯氟氰菊酯、联苯菊酯、氟酯菊酯、三氟醚菊酯等。 1 3 2 2 含氟苯甲酰脲类杀虫剂 含氟苯甲酰脲类杀虫剂属于几丁质合成抑制剂，通过抑制几丁质在昆虫体内 的生物合成而使昆虫致死，其作用机理与其他杀虫剂不同，具有杀虫活性高、杀 虫谱广、残留量低、选择性高等优点，成为杀虫剂类重要品种之一主要品种有： 除虫脲、氟铃脲、伏虫隆、定虫隆、氟虫脲、杀虫隆、啶蜱脲、氟酰脲、氟螨脲 等。 1 3 2 3 其它母体结构含氟杀虫剂 2 0 世纪9 0 年代以来，科研人员又开发出了一大批具有三氟甲基取代的芳 ( 杂) 环杀虫剂，比较典型的品种有氟虫腈、溴虫腈、v a n i l i p r o l ee t h i p r o l e 、吡 氟硫磷等；还相继开发出芳( 杂) 环上含o c f 3 、- c h f 2 、- o c h f 2 等基团的杀虫 剂，如氨基甲酸酯类茚虫威、含吡啶杂环的n c i 一8 1 5 3 8 0 等。 1 3 3 含氟杀菌剂【1 2 1 最早的含氟芳( 杂) 环类杀菌剂是由日本三菱化学公司开发的氟氯菌利核。2 0 世纪8 0 年代以来，随着三唑类杀菌剂兴起，出现部分含氟苯环的三唑类杀菌剂， 如粉唑醇、氟环唑、氟硅唑、s i m e c o n a z o l e 、呋醚唑、巴斯夫公司开发的b a s 4 8 0 f 及先令公司开发的f l u q u i n c o n a z o l e 等。含三氟甲基基团的杀菌剂与相应的除草 剂和杀虫剂品种相比较少，最早的为日本农药公司开发的氟酰胺，近年来又开发 了以肟菌酯为代表的一些新品种，如氟啶胺、肟菌酯、噻氟菌胺、碘菌胺及道伊 兰克公司开发的x r d 5 6 3 苯甲酰胺类杀菌剂等。在芳( 杂) 环上含有一o c f 3 、一c h f 2 等基团的杀菌剂也比较少，仅有噻氟菌胺、孟山都公司开发的m o n 2 4 0 0 0 等少 数品种。烷链上含有氟原子的杀菌剂主要有氟醚唑和拌种强。 1 3 4 其它含氟农药 植物生长调节剂在农药品种中所占比例都很少，含氟植物生长调节剂也比较 少，主要品种有调嘧醇、三氟吲哚丁酸、氟节胺及汽巴嘉基公司的c g a - 4 1 0 6 5 4 浙江工业大学硕士学位论文 等。 含氟解毒剂主要有肟草安和解草安 1 4 含氟农药的主要创制途径”1 开发含氟新农药是新农药创制的重要方向和目标，近年来越来越受到农药科 研人员的重视，对含氟农药的主要创制途径也进行了一定的探讨和总结。在对近 2 0 年开发的含氟农药的化学结构与其它农药的化学结构进行比较分析，概括出 大部分含氟农药的创制途径。 1 4 1 根据生物等排理论开发 根据生物等排理论，以f 及含氟的基团如一c f 3 、- o c f 3 、一o c h f 2 等替代已知 化合物或先导化合物结构中的h 、c l 、b r 、c h 3 、o c h 3 等基团而得新的含氟农 药，或对替换的化合物进行进一步的优化而得。 如：喹唑啉类杀菌剂f l u q u i n e o n a z o l e ，即是用f 替代q u i n c o n a z l e 中h 而得； 大部分二苯醚除草剂的开发是以c b 替代已知化合物分子中的c l ，经结构优化 而得；含氟菊酯类杀虫剂如氟氯菊酯和氯氟氰菊酯是用f 或c f 3 替换氯氰菊酯 结构中的h 或c l 而得。 1 4 2 以已知的含氟中间体为原料，开发新型含氟农药 利用已知含氟中间体开发新农药品种，可以缩短开发周期，减少开发费用， 使开发出的产品更具竞争力，是目前国内外含氟新农药创制的重要方法之一。 如利用中间体2 , 6 - 二氟苯甲酰氯开发的农药品种有y 1 5 3 0 1 、s z l l 2 1 等；利 用3 ，5 二氯5 - 三氟甲基吡啶开发的农药品种有定虫隆、c g a l 5 7 4 1 9 、杀菌剂氟 啶胺等；由对氟苯酚开发的农药品种有$ 2 3 0 3 1 、k p p 3 1 4 、l y 2 1 5 3 5 2 等十多个 品种。 1 4 3 利用已知的含氟活性基团与其它活性基团间的组合，优化得到新的含氟 化合物 采用此类创制途径，创制成功的含氟农药品种有k p p 3 1 4 、k p p 4 2 1 、k p p 3 0 0 ， f 6 2 8 5 及b a y f o e 5 0 4 3 等。 1 4 4 在已知的含氟农药分子中引入其它基团、衍生化或用其它基团替换其分 子中某些基团，从而获得新的含氟化合物 浙江工业大学硕士学位论文 采用此类创制途径，创制成功的含氟农药品种有氟虫脲、定虫隆、溴氟菊酯、 c g a l 8 4 9 2 7 、d e h 1 1 2 、s n l 0 6 2 7 9 、m o n l 2 8 0 0 及r p a 0 9 8 2 3 1 等。 1 4 5 利用已知靶标和已知的含氟农药，进行结构优化获得新的含氟农药 采用此类创制途径，创制成功的含氟农药品种有苯甲酰脲类杀虫剂、二苯醚 类除草剂、环状亚胺类以及三唑啉酮类除草剂等。 1 4 6 随机合成或利用新的反应得到先导化合物，然后进行结构优化获得新的 含氟农药 ， 采用此类创制途径，创制成功的含氟农药品种有吡氟草胺、c g a 2 4 4 1 2 6 等。 1 4 7 以天然产物为先导化合物，进行结构优化获得新的含氟农药 采用此类刨制途径，创制成功的含氟农药品种有吡咯类杀菌剂c g a l 7 3 5 0 6 、 杀虫杀螨剂a c 3 0 3 6 3 0 及嗪类杀螨剂d 5 2 8 1 等。 1 5 国内含氟农药及含氟中间体的发展现状、存在的问题及对未来 的展望1 4 - 1 7 】 我国是世界上萤石储量大国，探明储量占世界总储量的三分之一，为我国发 展有机氟工业提供了非常有利的原料优势。我国从2 0 世纪7 0 年代相继开始有机 氟中间体及相关精细化学品的研究与开发工作，由于含氟产品的奇特性能与超常 的效果，从8 0 年代开始，更是成为国内精细化工界的研究热点。2 0 世纪9 0 年 代以来，我国含氟化合物以强劲的速度发展，目前我国已经成为全球含氟有机中 间体的主要生产国与供应国，含氟精细化工已经成为国内化工界的热点话题和新 的经济增长点。 1 5 1 国内含氟农药的发展现状 我国有机氟工业在2 0 世纪7 0 年代开始起步以来，在经历了3 0 多年的较快 发展后，已经初具规模，大量且系列化的有机氟中间体的工业化生产，为我国含 氟农药的快速发展提供了契机。 我国目前已经生产或开发成功的含氟农药品种有近3 0 个，包括了几乎所有 的含氟农药类别。含氟除草剂类主要有：伏草隆、氟草烟、氟乐灵、三氟羧草醚、 乙氧氟草醚、乙羧氟草醚、氟磺胺草醚、吡氟氯禾灵、乳氟禾草灵、氟咯草酮、 6 浙江工业大学硕士学位论文 氟嘧磺隆等；含氟杀虫剂类主要有：五氟苯菊酯、四氟苯菊酯、七氟苯菊酯、氟 氯苯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氟氰菊酯、联苯菊酯、溴氰菊酯、除虫脲、氟铃脲、 伏虫隆、定虫隆、杀虫隆、氟幼脲、氟虫腈、溴虫腈等；含氟杀菌剂类主要有： 粉唑醇、氟硅唑、氟吗啉等；含氟植物生长调节剂类主要有：三氟吲哚丁酸、调 嘧醇、氟节胺等。其中杀菌剂氟吗啉是沈阳化工研究院开发的二苯基丙烯酰胺类 杀菌剂，先导化合物源于天然产物，该品种是我国首次获得中国和美国发明专利 的农用创制杀菌剂。该杀菌剂具有良好的内吸保护和治疗活性，其治疗活性和持 效期均优于国外同类品种烯酰吗啉，对卵菌亚纲病原菌引起的病害如霜霉病、晚 疫病及黄瓜霜霉病、葡萄霜霉病、马铃薯晚疫病、番茄疫病、辣椒疫病、烟草疫 病等均有优异的活性，施用浓度为5 0 - - 2 0 0p p m ，作为保护剂使用，浓度为5 0 1 0 0 p p m ，作为治疗剂使用，浓度为1 0 0 2 0 0p p m 。 与国外发达国家和地区相比，我国目前含氟农药生产不仅品种少，产量也低。 随着含氟新农药日益受到国内农药界广泛关注，我们应充分利用我国在含氟资源 及含氟农药中间体的优势，密切关注含氟农药的发展动态和专利法律状态，一方 面可以生产一些专利保护期已到的性能优异的品种，更为重要的是在借鉴他人成 果的基础上，开发出拥有自主知识产权的新含氟农药品种。 1 5 2 国内含氟中间体的发展现状 2 0 世纪8 0 年代中期，特别是9 0 年代以来，我国利用丰富的莹石资源，大 力开发含氟精细化工品，目前己开发出百余种含氟有机中间体及精细化学品，尤 其是含氟有机中间体的发展迅速，生产能力快速增加。2 0 0 1 年，我国含氟有机 中间体生产能力约为缸7 万蚀，产品一半以上出口国际市场，生产厂家达到近 百个，其中江苏东方化工集团、浙江东阳化工二厂、辽宁天合精细化工股份有限 公司等十余家大型骨干企业，能够生产氟苯、氟甲苯、三氟甲基苯、含氟杂环等 多个系列有机氟中间体，为我国含氟农药的开发与生产提供了优质可靠的原料供 应。 我国目前开发的含氟有机中间体，根据母体的化学结构，大致可分为四大系 列，即氟苯系列化合物、氟甲苯系列化合物、脂肪族氟化物系列、氟杂环系列化 合物。其中氟苯系列化合物中又分为氟苯类、多氟苯类、氟苯醚类、氟氯( 溴、 碘) 苯类、氟苯胺类、氟苯酚、硝基氟苯、氟苯腈、氟苯丙酮类；氟甲苯系列化 7 浙江工业大学硕士学位论文 合物可分为三氟甲基苯系列、氟苯甲酸、氟苯甲醛、氟苯甲酰氯系列；脂肪族氟 化物系列主要用于新型材料的生产，有少部分产品用于合成农药和医药等精细化 学品；氟杂环系列化合物主要为含氟吡啶系列化合物 国内目前能够生产或者合成技术基本成熟的主要产品有氟苯、二氟苯、三氟 苯、间二氟苯、2 ，4 二氯氟苯、2 , 6 - - - 二氯氟苯、3 ，5 二氟苯胺、邻氟苯胺、对氟苯 胺、3 一氯4 氟苯胺、2 , 4 二氟苯胺、2 ，3 ，4 一三氟苯胺、对硝基氟苯胺、对氟苯胺、 对氟苯酚、二氯对氟苯酚、2 氯4 氟5 硝基对氟苯酚、邻氟苯酚、氟胺基酚、 对氟硝基苯、1 ，2 ，3 三氟- 4 硝基苯、2 , 4 - 二氟硝基苯、5 氯一2 ，4 一二氟硝基苯、3 - 氯 - 4 氟硝基苯、2 , 4 二硝基氟苯、对溴氟苯、对氟氯苄、4 , 4 一二氟二苯甲酮、4 , 4 二氟苯基二氯乙烯、三氟甲基苯、邻氯三氟甲基苯、间氯三氟甲基苯、对氯三氟 甲基苯、间硝基三氟甲基苯、间胺基三氟甲基苯、2 ，4 二氯三氟甲基苯、3 ，4 一二 氯三氟甲基苯、间二( 三氟甲基) 苯、3 ，5 二硝基三氟甲基苯、3 ，5 - 二胺基三氟 甲基苯、间溴三氟甲基苯、2 氯5 溴三氟甲基苯、间羟基三氟甲基苯、对三氟甲 基苯胺、4 氯2 - 三氟甲基苯胺、2 , 6 二氯4 三氟甲基苯胺、2 - 三氟甲基苯甲酰氯、 间三氟甲基苯异氰酸酯、对氟苯甲醛、2 , 6 二氟苯甲醛、4 氟- 3 一苯氧基苯甲醛、 2 氯6 ，氟苯甲醛、邻氟苯甲酸、对氟苯甲酸、2 , 4 ，5 - 三氟苯甲酸、2 ，4 ，6 - 三氟苯甲 酸、3 , 4 ，5 三氟苯甲酸、2 , 4 二氯- 5 氟苯甲酸、2 ，3 ，4 一三氯- 5 一氟苯甲酸、2 - 氯一4 ，5 一 二氟苯甲酸、2 ，3 ，4 ，5 四氟苯甲酸、2 ，4 - 二氯一5 - 氟一6 - 甲基苯甲酸、2 , 6 - 二氟苯甲腈、 2 , 6 二氟苯甲酰胺、2 ，2 ，2 三氟乙醇、四氟丙酸钠、四氟丙醇、5 氟尿嘧啶、三聚 氟氰、2 氯5 三氟甲基吡啶、2 , 6 - 二氟- 3 硝基吡啶、氟哌啶醇、2 ，禾二氯一5 氟尿 嘧啶、5 氟尿嘧啶、2 甲氧基5 氟尿嘧啶、5 - 脱氧基- 5 - 氟尿嘧啶、2 羟基- 5 一三氟 甲基吡啶、2 羟基3 氯5 三氟甲基吡啶、2 ，3 一二氯- 5 - 三氟甲基吡啶、2 ，3 一二氟- 5 一 氯吡啶、2 ，5 二氯5 氟吡啶、2 氯3 氟吡啶、2 - 甲基一3 氟- 6 乙酰胺基吡啶、2 , 6 一 二氯3 氟5 甲酸基吡啶等等。 1 5 - 3 国内含氟有机化工存在的问题 通过我国化工科研机构和生产企业的不懈努力，近十年来我国有机氟中间体 及相关精细化学品的研制与生产工作取得了快速的发展，生产厂家目前有近百 家，品种己达到近百种，产品质量，生产规模和合成技术都获得了很大提高，产 品出口到世界许多发达国家和地区。但是与国内含氟精细化工发展的需求及与国 8 浙江工业大学硕士学位论文 外先进国家发展水平相比，我国有机氟中间体及相关精细化学品的发展水平还比 较低，存在很大差距，主要体现在以下几个方面。 1 5 3 1 产品结构不合理 许多企业主要生产传统的大众化的含氟中间体，新型含杂环等结构复杂的含 氟中间体研究开发缓慢，生产较少生产企业规模较小、产品单一、布局分散、 污染严重，许多企业只生产1 2 个产品，并根据外贸定单来确定产量，缺乏竞争 力和发展后劲。 1 5 3 2 缺乏拥有自主知识产权 我国含氟精细化学受到多种因素影响，研究与开发滞后，几乎没有拥有自主 知识产权的品种，在一定程度上制约了我国含氟中间体的持续发展。 1 5 3 3 科研与生产脱节 许多生产厂家缺少必要的科研力量，而高校、研究所等科研单位又与生产厂 家脱节，使得新产品和新工艺不能尽快实现产业化，导致目前许多产品合成工艺 落后，废水量大，环境污染严重，严重制约今后可持续发展。 1 5 4 国内含氟有机化工发展展望 针对国内有机氟化工存在的问题，政府及企业应着重解决以下几个问题。 l 政府牵头，尽快形成有机氟工业产业链 在政府有关部门的帮助和协调下，尽快建立有机氟中间体及含氟精细化学品 生产基地和产业链，形成基础原料规模化，中间体产品系列化，下游产品精细化， 上下游一条龙的生产模式，形成以有机氟中间体为主导产品的产业集团或生产 区，以强大实力占领国内外市场。 2 加快调整产品结构，完善产品系列 加快产品结构的调整力度，除对现有的一些传统产品进行规模化经营外，要 加快含氟有机中间体的系列化工作力度，逐步形成完备的三氟甲基苯系列、含氟 吡啶及其他含氟杂环化合物系列，含氟酚系列、含氟醛系列等系列产品，增强产 品竞争力，提高经济效益。 3 加强新产品研发，拥有自主知识产权 生产企业应建立自身的科研力量，加大下游新产品的开发，同时，加强与科 研院校的联系，联手开发拥有自主知识产权的含氟精细化学品，提升我国整体有 9 浙江工业大学硕士学位论文 机氟工业的附加值、经济效益和持续发展后劲。 4 治理污染与促进生产并重 要加强环保治理，严格治理污染，在一个地区的含氟中间体及精细化学品的 企业应联合建立污水处理装置，对废水进行统一治理，应用先进的废水处理技术， 在加强末端治理的同时，还要进行合成路线的改进优化，开发先进的绿色合成工 艺，把污染消灭在工艺过程中。 我国是世界上萤石储量大国，为我国有机氟化工的发展提供了非常有利的原 料保证，同时，经过近3 0 年发展，我国的有机氟产品已形成了较为完整的多系 列产品，成为全球含氟有机产品及中间体的主要生产国与供应国，为我国有机氟 工业的进一步发展提供了重要的技术、资金保证。因此，只要我们采取切实有效 的措施，把握市场与机遇，我国的有机氟化工必将拥用一个美好的发展前。 1 6 本课题提出的目的与意义 2 ，3 二氯5 三氟甲基吡啶为一种非常有应用价值的含氟吡啶类有机中间体， 是生产高效杀虫剂啶虫隆( 氯氟脲、氟啶脲) 、啶蜱脲，高效除草剂盖草能( 包括 吡氟禾草灵、吡氟甲禾灵等产品) 和高效杀菌剂氟啶胺等高效农药的关键中间体。 这些农药产品均已成为国际市场的骨干产品，市场前景广泛，同时，利用该中间 体，可以进行一系列新农药的研究创制工作。因此探索该中间体具有竞争力的合 成工艺，具有重大的现实意义和巨大的经济效益，已受到业内人士的广泛关注。 2 ，3 二氯5 三氟甲基吡啶的合成路线及工艺国外研究较早较多，国内研究仍 较少，且合成路线多采用吡啶类衍生物，如2 ，3 二氯5 三氯甲基吡啶、3 甲基吡 啶、2 氯5 三氯甲基吡啶、2 氯5 氯甲基吡啶等为原料，进行一系列氯代氟代等 反应得到产品。此类合成方法缺点较多，主要是原料成本较高，反应条件苛刻， 反应副产物较多，分离纯化困难等。 本课题主要对2 ，3 二氯5 三氟甲基吡啶的合成新路线、新工艺进行探索研 究，以期获得较佳的合成路线和工艺条件，为该中间体具有竞争力的生产工艺的 开发打下基础。 1 0 浙江工业大学硕士学位论文 参考文献 【l 】张一宾，钱跃言含氟农药的结构、特性及研究开发概况叽江苏化 工，2 0 0 2 ，3 0 ( 2 ) ：1 3 1 5 【2 】徐国耀特殊的化学领域有机氟化学川化工生产与技术，1 9 9 4 ，3 ：卜6 【3 】万迪秀国内外含氟农药的进展阴有机氟工业，2 0 0 1 ，2 ：卜8 【4 】刘长令含氟农药的开发阴有机氟工业，1 9 9 7 ，4 ：1 0 - 2 1 【5 】5 张广忠，杨燕茹，郝爱友含氟农药发展概况m ，有机氟工业，2 0 0 4 ，2 ：2 8 2 9 6 】刘长令，张少铭含氟农药及中间体明世界农药，1 9 9 5 ，1 7 ( 1 ) ：2 1 - 3 2 【7 】梁诚含氟农药的研究开发与生产应用( 一) 川化工中间体( 市场快讯 版) ，2 0 0 3 。1 5 ：卜7 【8 】梁诚含氟农药的研究开发与生产应用( 二) 叨化工中间体( 市场快讯 版) ，2 0 0 3 ，1 6 ：卜7 。 【9 】苄觉新含氟农药阴安徽化工，1 9 9 6 ，8 2 ( 1 ) ：5 2 6 1 【l o 】含氟农药及其中间体发展概述川中国石油和化工，2 0 0 3 ，1 ：6 1 【1 l 】张一宾，钱跃言含氟农药的结构，特性及研究开发概况( 续) f j 】江苏化 工，2 0 0 2 ，3 0 ( 3 ) ：5 1 0 。 【1 2 】梁诚含氟杀菌剂研究开发与生产现状川有机氟工业，2 0 0 4 ，1 ：2 9 - 3 1 【1 3 】刘长令含氟农药的创制途径田农药，1 9 9 8 ，3 7 ( 8 ) ：卜5 【1 4 】吕咏梅含氟中间体及其精细化学品现状与展望叨有机氟工 业，2 0 0 3 ，2 ：1 9 - 2 3 【1 5 】刘长令含氟农药开发的新进展【j 】精细与专用化学品，2 0 0 0 ，6 ：3 6 【1 6 1 梁诚我国含氟有机中间体合成与应用忉化工中间体( 市场快讯 版) ，2 0 0 3 ，2 ：1 - 9 【1 7 】张松涛我国有机氟工业现状综述哪上海化工，2 0 0 2 ，2 4 ：2 5 - 2 9 浙江工业大学硕士学位论文 第二章文献综述 2 1 2 , 3 二氯5 - - - - 氟甲基吡啶的简介 2 , 3 二氯5 三氟甲基吡啶【1 1 ，分子式c 6 h 2 c h f a n ，c a sn o 6 9 0 4 5 8 4 - 7 ，为 无色透明油状液体，具有薄荷香味，密度：1 5 4 9 ，m w ：2 1 6 ，m e ：8 - 9 ，b p ： 1 7 6 ，f p ：7 9 ，结构式如下： 三印c i 3 2 2 应用综述 体，是生产高效杀虫剂啶虫隆( 氯氟脲、氟啶脲) 、啶蜱脲，高效除草剂盖草能( 包 中间体，可以进行一系列新农药的研究创制工作。因此探索该中间体的具有竞争 力的合成工艺，具有重大的现实意义和巨大的经济效益，已受到业内人士的广泛 枣卅。洲爷 制剂，具有强胃毒兼具触杀作用，与其他杀虫剂无交互抗药性，可广泛用于防治 蔬菜、果树、棉花上的多种害虫，具有杀虫谱广，作用机制独特，高效低毒，对 环境友好，对蜂、鸟、鱼