（应用化学专业论文）中间体5氨基2氯4氟苯硫基乙酸甲酯的新合成工艺研究.pdf

浙江工业大学硕士毕业论文 中间体5 一氨基一2 一氯- 4 - 氟苯硫基乙酸甲酯 的新合成工艺研究 摘要 5 一氨基- 2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯1 是一个重要的中间体，主要 应用于氟噻乙草酯等超高效、广谱、低毒除草剂的合成。本文确定了 以3 ，4 二氯硝基苯8 为起始原料，经亲核取代、还原、氧化、席曼 反应、硝化、水解、亲核取代等7 步反应的合成路线，总收率达到 5 3 。 8 与多硫化钠溶液在6 0 7 0 c 发生亲核取代反应，然后在回流状 态下被还原，经双氧水氧化得到中间体双( 4 氨基2 一氯苯基) 二硫化 物7 ，产品纯度9 9 6 ，收率为9 4 3 。和文献相比，7 在不经过重 结晶的情况下得到了更好的纯度同时缩短了反应时间，操作简单。 7 经席曼反应得n x 叹( 2 一氯- 4 - 氟苯基) 二硫化物6 ，其中重氮化反 应收率在9 5 以上，再在浓盐酸体系中发生氯氧化反应，合成2 氯 。4 一氟苯磺酰氯5 ，经减压蒸馏提纯，产品纯度9 5 3 ，两步总收率为 6 9 8 。 5 在无水硫酸钠存在下与混酸于4 0 c 发生硝化反应得到2 氯_ 4 。 氟5 一硝基苯磺酰氯4 。本方法反应时间短，浓硫酸消耗量少，产品纯 度9 8 5 ，收率9 7 8 。 浙江工业大学硕士毕业论文 4 与红磷、碘、乙酸组成的混合体系发生还原酰化发应，得到s 乙酰基5 乙酰胺基2 氯_ 4 一氟苯硫酚3 ，纯度9 4 2 ，收率9 2 9 。 3 与1 0 盐酸在回流状态下发生水解反应，反应2 h ，得到5 氨 基一2 氯4 一氟苯硫酚2 ，纯度为9 4 7 ，收率达到9 8 7 。 2 与氯乙酸甲酯在二氯乙烷为溶剂、三乙胺为缚酸剂，室温下发 生亲核取代发应，得到1 ，产品纯度为9 2 1 ，收率达到9 1 9 。 本文研究了原料配比、反应温度、反应时间、反应溶剂、缚酸剂 等因素的影响，得到了较优的实验结果，并且于2 0 0 6 年完成氟噻乙 草酯中试研究。本方法具有操作简单、对环境友好、产品质量优等优 点，是一条适宜工业化生产的工艺路线。 关键词：5 - 氨基- 2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯，氟噻乙草酯，中间体， 新路线 浙江工业大学硕士毕业论文 an e ws y n t h e t i cn 匝如h o do f 幻e 耶日y 1 ， 2 - ( 5 - a m i n o - 2 - c h l o r o - 4 一f l u o r o p h e n y l ) t h i o 】 a c e t a t e a b s t r a c t m e t h y l2 - 【( 5 一a m i n o - 2 一c h l o r o - 4 - f l u o r o p h e n y l ) t h i o a c e t a t e1 i st h e k e yi n t e r m e d i a t e i nt h es y n t h e s i so ff l u t h i a c e t - m e t h y l ，w h i c hi sa s u p e r - e f f e c t i v e ，w i d e s p e c t r a la n ds a f eh e r b i c i d e i nt h i sp a p e r , an e w m e t h o do f p r e p a r i n g t h i s i n t e r m e d i a t ew a ss t u d i e d ： 3 , 4 - d i c h l o r o n i t r o b e n z e n e 8 8 st h es t a r tm a t e r i a l v i a n u c l e o p h i l i c s u b s t i t u t i o n ，r e d u c t i o n , o x i d a t i o n ，s c h i e m a n nr e a c t i o n ，o x y c h l o r i n a t i o n , n i t r a t i o n ，h y d r o l y z a t i o n , a n dn u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o nt os y n t h e s i st h e p r o d u c t ，i n5 3 t o t a ly i e l d b i s ( 4 - a m i n o 2 - - c h l o r o p h e n y l ) d i s u l f i d e7w a sp r e p a r e db yr e a c t i n g8 w i t l lt h es o l u t i o no fs o d i u ms u l f i d ea n ds u l f u ra n dt h e nh y d r o p e r o x i d e y i e l d ：9 4 3 p u r i t y ：9 9 6 b i s ( 2 一c h l o r o - 4 一f l u o r o p h e n y l ) d i s u l f i d e6w a sp r e p a r e db yat y p i c a l s c h i e m a n nr e a c t i o n ，i n c l u d i n gt h ed i a z o n i u mt e t r a f l u o r o b o r i co f7 p r e p a r e db y d i a z o t i z a t i o nw i t ht h ey i e l do f9 5 ，t h e nt u r n e di n t o 浙江工业大学硕士毕业论文 2 - c h l o r o 4 f l u o r o b e n z e n e s u l f o n y l c h l o r i d e5b yo x y c h l o r i n a t i o nw i t h c h l o r i n eg a si nc o n e h y d r o c h l o r i ca c i da t5 0 - 6 0 。c t h et o t a ly i e l d ： 6 9 8 p u r i t y ：9 5 3 2 - c h l o r o - 4 f l u o r o 5 - n i t r o b e n z e n e s u l f o n y lc h l o r i d e4w a sp r e p a r e d i n9 7 8 y i e l di n9 8 p u r i t yb yn i t r a t i o no f5w i t h9 5 f u m i n gn i t r i c a c i di nc o n c s u l f i a r i ca c i di nt h ee x i s t e n c eo fa n h y d r o u ss o d i u ms u l p h a t e a t4 0 f o rlh o u r s - 5 a c e t a m i d o 2 c h l o r o - - 4 - f l u o r o p h e n y le t h a n e t h i o a t e 3w a s p r e p a r e d b yr e d u c t i o no f4w i t hr e dp h o s p h o r u sa n di o d i n ei nt h ea c e t i ca c i da tt h e t e m p e r a t u r eo f l l 5 - 1 1 7 。cf o r 2 8 h o u r s y i e l d ：9 2 9 0 o p u r i t y ：9 4 2 5 - a m i n o 2 c h l o r o 4 f l u o r o b e n z e n e t h i o l2w a sp r e p a r e db y h y d r o l y z a t i o no f3w i t h10 h y d r o c h l o r i ca c i da tt h et e m p e r a t u r eo f 1 0 1 f o r2h o u r s y i e l d ：9 8 7 p u r i t y ：9 4 7 m e t h y l2 - ( 5 一a m i n o - 2 一c h l o r o - 4 一f l u o r o p h e n y l ) t h i o 】a c e t a t e 1w a s p r e p a r e db yn u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o no f2w i t hm e t h y l2 - c h l o r o a c e t a t e a tt h er o o mt e m p e r a t u r ei nt h ec o n d i t i o no fd r yd i c h l o r o e t h a n ea ss o l v e n t a n dt r i e t h y l a m i n ef o r1h o u r y i e l d ：9 1 9 p u r i t y ：9 2 1 i nc o n c l u s i o n , t h ep r o c e s sh a sa d v a n t a g e si ns i m p l eo p e r a t i o n ，g o o d y i e l d ，h i g hp u r i t ya n d l i t t l ew a s t e ，w h i c ha l ei n d u s t r i a l l yv a l u a b l e k e yw o r d s ：m e t h y l2 - 【( 5 一a m i n o 一2 一c h l o r o 一4 一f l u o r o p h e n y l ) t h i o a c e t a t e ， f l u t h i a c e t - m e t h y l ，i n t e r m e d i a t e s ，n e ws y n t h e t i cr o u t e 4 浙江工业大学硬士毕业论文 化合物编号 编号化合物名称 1 5 氨基2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯 25 - 氨基2 氯4 氟苯硫酚 3s 乙酰基5 乙酰胺基2 氯4 氟苯硫酚 4 2 - 氯- 4 氟5 硝基苯磺酰氯 s2 氯- 4 氟苯磺酰氯 6 双( 2 - 氯4 - 氟苯基) 二硫化物 7 双( 4 氨基- 2 氯苯基) 二硫化物 83 ，4 - 二氯硝基苯 9 3 ，4 - 二氯苯胺 1 0双( 4 _ 氨基- 2 氯苯基) 二硫化物的四氟硼酸重氮盐 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙 江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明 的法律责任。 作者签名：砌转 吼节巧月p 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：7 暂绍 导师签名：孑参娠丸 日期：噼石月弘日 日期：加7 年，月了日 浙江工业大学硕士毕业论文 第一章文献综述 1 1 除草剂现状及发展趋势 1 1 1 前言 农药是农业生产的重要保障物质，在国民经济发展中具有重要的作用。使用 农药不仅可以避免各种有害生物对农作物的危害，而且可以促进农作物的生长， 提高农作物的抗劣性能，改善和提高农作物的品质。农药的发展历来受到各国政 府的重视与支持。全世界对农药的需求呈不饱和态势，人类将继续从农药生产和 应用中长期受益【l j 。 农药的使用可追溯至3 0 0 0 多年以前，荷马在“奥得赛”中就提到过“硫磺避害”， 可以认为这是最早使用农药的报道【2 】。但对农药的研究与开发起始于上世纪三十 年代，杜邦公司在3 0 年代初年合成了第一个有机杀菌剂福美双，而后拜耳公司 合成了4 ，6 一二硝基邻甲酚，为世界上第一个有机杀虫剂，相继在4 0 年代 h b t u k e y 和c c l i a k i r b y 等成功地合成和生产了苯氧乙酸类化合物，从此有了除 草剂，也标志着现代杂草的化学防治技术已经开始，这些合成类农药的出现开创 了农药研究的新纪元f 3 】。自二十世纪4 0 年代化学农药开始应用于农业生产以来， 目前全世界已有4 5 0 0 0 余种化学农药制剂，经常使用的约5 0 0 种，产量在2 0 0 万 吨以上【4 】。全球农药市场持续增加，农药市场销售额高达3 0 0 亿美元左右，年增 长率为1 2 。其中除草剂为1 5 0 亿美元左右，占5 0 ，年增长率1 2 1 5 】。除草 剂仍然占有世界农药中最主要的地位。 2 浙江工业大学硕士毕业论文 1 1 2 除草剂概述 1 1 2 1 除草剂的发展嘲 化学除草剂的研究和应用较杀虫剂、杀菌剂起步晚，直到1 9 4 2 年，发现苯 氧羧酸类除草剂2 小滴丁酯除具有植物生长调节作用外，还具有吸传导及选择性 除草剂作用，开创了化学除草的新纪元。目前已开发出3 0 多个类型的化合物， 每类化合物都有它的除草剂品种，目前除草剂的品种已达5 0 0 多个，剂型达6 0 0 多种，常用的除草剂品种已超过1 5 0 多种，而且新的除草剂品种还在不断增加。 在美国除草剂的应用面积和生产量都非常的大，2 0 世纪7 0 年代末除草剂的生 产量己达4 0 万吨，除草剂的使用面积在6 0 以上，在粮、棉、油等作物上除草剂 的应用费用惊人，为全部农药非用的6 2 ，2 0 世纪8 0 年代除草剂应用面积达1 8 亿亩，8 5 的耕地应用了除草剂。日本在1 9 5 7 年开始大面积应用化学除草剂，经 1 0 年时间除草剂使用面积达9 2 8 5 万亩，占耕地面积的9 5 。在国内，近l o 年来， 除草剂的发展非常迅速，广大农民使用除草剂的兴趣不断的增长，每年除草剂的 使用量增长在3 0 以上，其发展速度远远地超过了杀虫剂和杀菌剂的发展速度。 1 1 2 2 除草剂的种类川 目前除草剂按其结构可以分为以下几类： 1 1 2 2 1 氨基甲酸酯类 1 9 4 5 年，w g t e m p l e m a n 等人报道了苯胺灵具有植物生长调节活性，捷利 康公司将其开发成除草剂。6 0 年代初期，盂山都( m o n s a n t o 公司开发出硫代氨基 甲酸酯类除草剂。这两类除草剂均用于旱田除草，用量一般为3k g 脚左右。 1 9 6 9 年日本组合化学公司开发杀草丹系列的硫代氨基甲酸酯类除草剂，可用 于水稻田，用量一般在2k g m r n 2 以上。 我国生产灭草灵、杀草丹( 禾草丹、灭草丹、稻草完) 、燕麦敌、野燕畏，这 类除草剂的用量逐年下降。 浙江工业大学硕士毕业论文 1 1 2 2 2 艨类 早在1 9 4 6 年，就发现很多取代脲化合物具有抑制植物生长的活性，直至u 1 9 5 1 年杜邦公司开发出灭草隆后，脲类品种才相继发展，成为一种重要品种。这些除 草剂，主要用于旱田，用量一般为2 5k g h m 2 。此类除草剂的使用量在逐年下降。 我国从6 0 年代开始，相继生产了除草剂一号、绿麦隆、异丙隆、敌草隆等品 种。 1 1 2 2 3 均三氯苯类 1 9 5 2 年，g a s t 等发现了可乐津的除草活性，并于1 9 5 5 年发表第一篇报告，从 而开始了均三氮苯类除草剂的研究。此类除草剂迅速发展，并成为现代除草剂中 最重要的类型之一，其中秀去津的年产量曾居除草剂之冠。 我国生产西玛津、劳去津、西草净、扑草净、二异丙净、氟草净。 1 1 2 2 4 酰胺类 孟山都公司在1 9 5 6 年开发出旱田除草剂二丙烯草胺，用量为2 5k g h m 2 ，罗 门哈斯公司开发的除草剂敌稗，在3k g h m 2 t 可防除稻田中的稗草，开辟了稻田 除草剂的新领域。后期开发的氯乙酰胺类除草剂活性较高，用量一般1k g h n l 2 ， 其中有旱田除草剂乙草胺、水稻田除草剂丁草胺等广泛应用的品种。 近几年开发的此类除草剂有：e t o b e n z a n i d ( h w - 5 2 ) 、r o p o n i t ( p r o p i s o c h l o r , m g 8 7 ) 、f r o n ti e r ( d i m e t h e n a m i d s a n - 5 8 2 h ) 和a l h e r b ( t h e n y l c h l o r , n s k - 8 5 0 ) 。拜耳 公司的f l u t h i a m i d e ( b a yf o e5 0 5 3 ) 将于近期商品化。 我国生产敌稗、甲草胺、乙草胺、丁草胺、异丙甲草胺以及我国创制生产的 杀草胺和克革胺。这类除草剂在我国的生产量较大，应用较广泛。 1 1 2 2 5 二苯醚类 早在1 9 3 0 年就已合成除草醚，但直到1 9 6 0 年才开始应用，现该类除草剂已有 较大发展，是一类重要的除草剂。1 9 6 8 年a g c i b a 推出了三氟羧草醚，以后含氟 二苯醚类除草剂受到人们的重视，至今，在二苯醚类除草剂这一类中，含氟的二 4 浙江工业大学硕士毕业论文 苯醚类除草剂已经形成了引人注目、具有特色的除草剂系列，己商品化的品种近 3 0 个。 我国生产除草醚、乙氧氟革醚、氟磺胺草醚、三氟羧草醚。由于毒性问题， 我国于2 0 0 0 年底停止生产除草醚。 1 1 2 2 6 环已烯酮类 环己烯酮类除草剂又称环己烷一1 ，3 - - 酮类除草剂、环己烯二酮类除草剂。 在应用开发方面，日本曹达公司处于领先地位，最早投入使用的品种是禾草灭， 而后由开发出稀禾定，是目前使用甚为广泛的除草剂。这一类除草剂在2 0 世纪8 0 年代发展较快，国际上几个大的公司纷纷推出此类结构的除草剂，如美国奇弗龙 化学公司于1 9 8 5 年开发的烯草酮。 环己烯酮类除草剂是- - 类a c c 酶抑制剂。杜邦公司对两种a c c 酶抑制剂的 结构与除草活性之间的关系进行了仔细研究，发现环己烯酮类除草剂的醚区域与 苯氧羧酸类除草剂的芳氧苯氧区域可重叠，对酶有相同的抑制部位。 1 1 2 2 7 磺酰脲类 磺酰脲类除草剂发现于1 9 7 5 年，绿磺隆是第一个开发的品种，于1 9 8 2 年注册 登记，目前已有几百个品种，是研究进展最快的一类超高效除草剂。这类除草剂 能抑制侧链氨基酸的合成，可用于旱田或水田，用于芽前或芽后除草。 1 1 2 2 8 咪唑啉酮类 咪唑啉酮类除草剂由美国氰胺公司于2 0 世纪8 0 年代初期开发的一类新型除 草剂。作用机制与磺酰脲类除草剂相似，是乙酰乳酸合成酶抑制剂，用量在3 0 0 g h m 2 左右，在大豆等旱田作物中除草。 1 1 2 2 91 , 2 ，4 ，5 一四取代苯类除草剂 2 0 世纪7 0 年代初期罗纳普朗克公司开发的恶草酮、氯炔恶唑酮可被认为是 此类除草剂的先导化合物。1 9 8 7 年住友公司报道s 2 3 1 2 1 的超高效除草活性以来， 浙江工业大学硕士毕业论文 具有优异除草活性的这类化合物的报道曰益增加。 1 1 2 2 1 0 磺酰胺类 磺酰胺类化合物是继磺酰脲类除草剂之后的又一类乙酰乳酸合成酶抑制剂。 磺酰胺是合成磺酰脲类除草剂的重要中间体，在磺酰脲的合成过程中，通过结构 改造，发现了磺酰胺类化合物的除草活性。陶氏益农公司在三唑嘧啶磺酰胺类除 草剂的研究过程中做了深入的研究，1 9 9 0 年开发成功该类第一个除草剂阔草 清，1 9 9 4 年在美国开始销售。 1 1 2 2 11 嘧啶醚类 1 9 8 7 年，组合化学公司的y ne z u 等人报道嘧啶醚类化合物抑制乙酰乳酸合成 酶的活性，具有高除草活性。目前有下列商品化品种：s t a p l e ( p y r i t h i o b a c s o d i u m , k i h - 2 0 3 1 ) ，p r o s - p e r ( p y r i m i n o b a c - m e t h y l ，k i h - 6 1 2 7 ) , n o m i - n e e ( b i s p y r i b a c s o d i u m , k i h - 2 0 2 3 ) 。除草剂p r o s p e r 、n 伽i n e e 对稻田中的杂草，尤其是对稗草有卓效， 克服了某些磺酰脲类除草剂的缺点。 1 1 2 2 1 2 苯氧羧酸类 苯氧羧酸类除草剂选择性强、杀草谱广、使用安全、用量少、成本低、工业 上易合成，是一类重要的除草剂。 1 1 2 2 1 3 苯甲酸类 苯甲酸类除草剂大多具有叶面处理的活性，作用机制与苯氧羧酸类相似，属 于激素类除草剂。 1 1 2 2 1 4 联吡啶类 联吡啶类化合物发现很早，而作为除草剂则开始于2 0 世纪5 0 年代中期，i c i 公司最早研究了此类化合物的活性，6 0 年代以来，此类除草剂开发了不少品种， 但迄今为止，只有敌草快、百草枯获得了广泛的应用。 6 浙江工业大学硕士毕业论文 1 1 2 2 1 5 二硝基苯胺类 二硝基苯胺类系列除草剂主要由意大利e l i 础| y 公司在6 0 年代开发的一类重 要的除草剂，特别是氟乐灵自1 9 6 4 年登记后，一直成为世界上最主要的除草剂品 种之一。二硝基苯胺类除草剂有杀草谱广、易挥发和光解、除草效果比较稳定等 特点。 1 1 2 2 1 6 有机磷类 有机磷化合物具有多种农药活性，由于它们易于被生物吸收，在作用部位具 有较好的化学反应亲和性以及易于代谢等优点，因此，几十年来在农药中的作用 有增无减。有机磷类除草剂部分杀草谱较广，但稳定性较差，在酸性和碱性条件 下会迅速分解。 1 1 2 2 1 7 三氮苯酮类 ： 三氮苯酮类除草剂可以为植物根与茎叶吸收，而以根吸收为主，根吸收后， 沿着木质部导管向地上部传导。它们是光合作用的强烈抑制剂，抑制光合作用中 c 0 2 的固定，并导致碳水化合物含量的降低。 1 1 2 2 1 8 吡啶羧酸类 吡啶羧酸类除草剂主要品种有氟氯毗氧乙酸( f l u r o x y p y r ，使它隆) 、二氯吡啶 酸( c l o p y r a l i d ) 。 1 1 2 2 1 9 腈类 腈类除草剂是触杀性茎叶处理剂，其触杀作用迅速，但也能被植物吸收与传 导，气孔是其进入植物体内的主要途径，但传导能力有限。腈类除草剂是光合作 用抑制剂，它们是高活性的氧化磷酸化解偶联剂和叶绿体光还原与光合磷酸化反 应的抑制剂。 7 浙江工业大学硕士毕业论文 1 1 2 2 2 0 环状亚胺类 环状亚胺类除草剂是2 0 世纪8 0 年代后期开发的一种新除草剂，最早推出应用 的是嗯草酮广泛应用于稻田和旱田除草，以后又相继开发出多种品种，多数属于 高效除草剂。 1 1 2 2 2 1 芳氧苯氧丙酸类除草剂 1 9 7 1 年f l q h o e e h s t 公司首先开发了此类化合物，近年来取得了较快的发展， 是目前农业生产中一类相当重要的除草剂。 1 1 2 3 我国除草剂产业面临的问题【5 1 1 杂草抗药性日趋严重。最近2 0 年来，世界范围内至少有3 0 个以上的国家 发现不同杂草对化学结构不同的多种类型除草剂产生了抗性。早期应用的除草剂 品种从开始应用到杂草产生抗性约需1 0 年以上，而最近则仅用4 5 年便产生抗 性。在我国东北地区，一些旱田除草剂每公顷用量成倍增长。如莠去津由开始的 1 5g 己增至目前的3g ，乙草胺由lg 增至2g ，稻田苄嘧磺隆f l j 3 0g 增至5 0g 杂 草抗性的普遍产生，影响了除草剂产业的发展。 2 除草剂生产主要以仿制为主，大多数为老品种，且布局不合理。我国除 草剂原药生产及复配生产厂家超过2 0 0 家，多集中于东部沿海各省，生产的除草 剂几乎都是仿制国外的老品种。由于受到知识产权的保护，仿制新品种受到极为 严格的限制，这将成为长期困扰中国除草剂工业发展的重要因素。 3 除草剂生产企业发展不健全。除草剂生产企业多点分散，生产工艺落后， 原药质量差，工人劳动条件差，污染比较严重，规模效益低下。许多重要中间体 国内生产能力低，质量差，影响除草剂的质量和收率。此外，重复登记除草剂现 象十分严重。苄嘧磺隆，有1 4 7 个厂家登记，占国内厂家总数的3 9 3 ，登记制 剂总数达到3 0 3 个，占国内厂家登记制剂总数的2 8 1 。苯噻酰草胺有5 7 个厂家 登记该产品，制剂总数7 1 个，混剂5 9 个，其中5 7 个是与苄嘧磺隆的混剂。除 草剂剂型毫无差别，配比略有不同的现象非常严重。除草剂企业重复生产的品种 较多，造成厂家间的无序竞争。 8 浙江工业大学硕士毕业论文 4 除草剂加工剂型落后单一。国际上农药制剂加工向无溶剂、水剂、固体 化发展，而当前我国仍以湿性粉剂 ，p ) 和乳油c ) 为主。国内厂家登记的制剂 数分别为4 9 0 个与2 6 3 个，占国内厂家登记制剂总数的4 5 5 与2 4 4 ，两者共 占7 0 其中可湿性粉剂的细度和悬浮率都较差，复配制剂少，造成许多地区需分 别防除禾本科杂草和阔叶杂草，既费工又费药。当今先进剂型，如水分散粒剂 ( w g ) 、干悬浮剂0 d f ) ，国内厂家至今还没有登记。较先进剂型如悬乳剂( s e ) 共 登记了4 2 个品种，占总数的3 9 ，片剂( 包括泡腾片剂) 登记了3 个品种，只占到 了很小的比重。 1 1 2 4 除草剂的发展趋势【5 】 除草剂开发取得了长足的进步。除草剂品种的生物活性已经大大提高，杀草 谱显著扩大，茎叶处理的品种越来越多。2 0 世纪5 0 一6 0 年代，每公顷需用1 0k g 左右的有效成分，8 0 年代以氯磺隆为代表的磺酰脲类除草剂，使用药量由传统除 草剂的公斤级降为以克为单位，而今开发的除草剂只需1 0 2 0g ，也能获得充分 的药效。6 0 年代以效率低下土壤处理剂为主流，现在以高效的茎叶理剂为主流先 进剂型大量研制，制剂加工技术不断提高。随着世界各国环境保护的进一步加强， 人们对除草剂的要求与限制将更加严格。除草剂向着高效选择性强、低毒易降解、 杀草谱广药性强、浮剂型和复配剂的方向发展。 1 2 重要中间体5 一氨基- 2 - 氯- 4 - 氟一苯硫基乙酸甲酯 1 2 15 一氨基一2 一氯一4 一氟一苯硫基乙酸甲酯的一般性质 化学名称：5 - 氨基2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯 c h e h c a ln a m e ： m e t h y l2 - 【( 5 - a m i n o - 2 一c h l o r o - 4 一f l u o r o p h e n y l ) t h i o 】a c e t a t e ( e n c s ) ； a c e t i ca c i d ，【( 5 - a m i n o - 2 - c h l o r o - 4 - f l u o r o p h e n y l ) t h i o 一，m e t h y le s t e r 9 浙江工业大学硕士毕业论文 ( a s i a - p a c ) c a s r n ：1 1 3 1 5 3 3 一0 7 - 8 1 结构式： f s c h 2 c 0 2 m e 分子式：c g h 9 c i f n 0 2 s 分子量：2 4 9 6 9 理化性质i s ：5 氨基2 氯_ 4 一氟苯硫基乙酸甲酯为白色针状晶体；易溶于丙 酮、乙酸乙酯、二氯乙烷、氯仿、己腈等有机溶剂，微溶于水；熔点：5 3 5 5 。 1 2 25 氨基2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯的应用 5 氨基2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯是一个重要的中间体，主要用于合成氟噻 乙草酯，另外还用于合成一些具有除草活性的化舍物 9 - 1 1 】，其结构式如下： 1 2 2 1 氟噻乙草酯【1 1 6 1 氟噻乙草酯( f l u t h i a c e t - m e t h y l ) 是由日本组合化学公司研制、汽巴- 嘉基 c i b a - g e i g y ，已合并到先正达( s y n g e n t a ) 】近年开发的酰亚胺类除草剂，具有超 高效、广谱、安全等特点，是一个绿色化的农药品种，其结构式如下； 1 0 浙江工业大学硕士毕业论文 氟噻乙草酯纯品为白色粉末，熔点1 0 5 - 1 0 6 5 ，相对密度o 4 3 ( 2 0 ) ， 蒸气压4 4 1 1 0 - 7 p a ( 2 5 ) ，分配系数l g a = 3 7 7 ，水中溶解度为o 8 5 m g l ( 2 5 c ) ， 2 5 下在有机溶剂中的溶解度分别为：丙酮1 0 1 ，乙腈6 8 7 ，二氯甲烷9 ，乙酸 乙酯7 3 5 ，正己烷0 2 3 2 ，正辛醇1 8 6 ，甲醇4 4 1 ，甲苯8 4 0g l 。水中半衰期 为4 8 4 8d ( p h 5 ) 、1 7 7d ( p h 7 ) 、0 2d ( p h 9 ) 。对光稳定性：d t s o = 4 9 2d 。 氟噻乙草酯为原卟啉原氧化酶抑制剂，在敏感杂草叶面作用迅速，引起原卟 啉积累，使细胞膜脂质过氧化作用增强，从而导致敏感杂草的细胞膜结构和细胞 功能不可逆损害，常常在2 4 - - 4 8h 出现叶面枯斑症状。 氟噻乙草酯为大豆、玉米田用的苗后除草剂。主要用于大豆、玉米田防除一 年生阔叶杂草，特别对一些难防除的阔叶杂草效果良好，如以2 5 1 0g 乱i h a 对 苍耳、苘麻、西古风、藜、裂叶牵牛、圆叶牵牛、大马蓼、马齿苋、大果田菁等 有极好的活性；在1 0g 乱i h a 剂量下对繁缕、曼陀螺、刺黄花稔、龙葵、鸭跖草 等有很好的活性；在5 1 0g 乱i h a 剂量下作茎叶处理，对不同生长期( 2 巧l 锄 高) 的苘麻、西古风和藜等难防除阔叶杂草有优异的活性，其活性优于三氟羧草 醚( 5 6 0 9 乱i h a ) 、氯嘧磺隆( 1 3g 也i h a ) 、咪草烟( 7 0 9 乱i h a ) 、灭草松( 1 1 2 0 ga i h a ) 及噻磺隆( 4 4g 扎i h a ) 等常用除草剂。若与以上除草剂混用，不仅可 扩大杀草谱，还可进一步提高对藜、苍耳等阔叶杂草的防除效果。 氟噻乙草酯为大豆、玉米田用的苗后除草剂，对大豆和玉米极安全，用其作 苗前处理，甚至在超剂量( 1 2 0g 乱i h a ) 下对后茬作物也无不良影响。 氟噻乙草酯对哺乳动物安全，对环境安全。 5 氨基- 2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯是合成氟噻乙草酯的重要中间体，反应式 如下： 浙江工业大学硕士毕业论文 5 氨基2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯先与二硫化碳生成4 一氯- 2 - 氟- 5 ( 甲氧羰基 甲硫基) 苯基异硫氰酸酯，再与六氢哒嗪盐酸盐缩合制得1 【4 一氯- 2 - 氟- 5 - ( 甲氧 羰基甲硫基) 苯胺基】硫代羰基) 六氢哒嗪，然后与光气反应得到氟噻乙草酯， 总收率6 3 5 。 1 2 35 氨基2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯的合成 近十几年来，人们对其制备展开了较多的研究，根据文献报道，按不同的起 始原料归纳起来主要有七条路线，其中，路线( 1 ) 、( 2 ) 和( 3 ) 均以- 乙酰基 4 氯2 氟苯胺为起始原料，路线( 4 ) 以4 氯2 一氟硝基苯为起始原料，路线( 5 ) 以2 氯。4 氟5 硝基苯酚为起始原料，路线( 6 ) 以3 ，4 二氯硝基苯为起始原料， 路线( 7 ) 以2 氯4 氟苯胺为原料进行合成。 1 2 3 i 路线( 1 ) ：乙酰基- 4 - 1 - 2 - 氟苯胺氯磺化法 综合多篇文献”7 - 2 4 ，路线( 1 ) 是将乙酰基- 4 氯- 2 - 氟苯胺氯磺化、还原、 水解，然后亲核取代转化成5 氨基- 2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯，合成过程如下： 1 2 3 1 1 氯磺化制备5 乙酰胺基- 2 氯- 4 氟苯磺酰氯 - 乙酰基- 4 氯2 氟苯胺氯磺化法由于空间位阻及卤素钝化作用的影响，化 合物- 乙酰基4 氯2 氟苯胺氯磺化制备5 乙酰胺基- 2 氯4 氟苯磺酰氯需要很 强的磺化剂。文献报道的方法主要有三种： 1 用氯磺酸、9 0 发烟硫酸和氯化亚砜一起进行氯磺化来制备5 一乙酰胺基 呻a 浙江工业大学硕士毕业论文 - 2 氯4 氟苯磺酰氯，收率9 1 纠1 9 1 。由于9 0 发烟硫酸常温下为固体，难于操作， 很少应用于工业化生产。 2 永野等人【1 刀采用6 0 发烟硫酸进行磺化，然后加入四氯化碳作为氯化剂， 制备了5 乙酰胺基- 2 氯4 氟苯磺酰氯，收率9 0 。该法由于使用了大量的发烟 硫酸，产生的废酸量很大，而且6 0 的发烟硫酸难于运输和操作，工业化难度较 大。 3 先用发烟硫酸磺化，接着与吡啶反应转化成吡啶磺酸盐，然后用五氯化 磷氯化来制备5 乙酰胺基- 2 氯4 氟苯磺酰氯圈。该法与前两种方法相比步骤较 多，操作复杂，不宜采用。 1 2 3 1 2 还原与水解制备5 氨基2 氯4 氟苯硫酚 苯磺酰氯还原是制备苯硫酚的重要方法之一，常用的还原剂主要有锌粉、氯 化亚锡、锡及铁粉等，通常使用3 2 0 当量的还原剂在醋酸、盐酸、硫酸等介质 中于5 帖1 0 0 下反应嗍。 此外，苯磺酰氯还可以被氢碘酸还原成硫酚嗍。氢碘酸是一种应用很早的 还原剂，其受热分解生成活性h 和单质碘，其中活性h 起还原作用，可还原醇、 酚、酮、磺酰氯等化合物。氢碘酸的分解是一个平衡反应，活性h 还原底物而 被消耗，可促使该平衡朝分解方向移动；此外，转化1 2 也可以促使平衡朝分解方 向移动，通常是向反应液中加入红磷，红磷与碘反应生成三碘化磷，然后与水反 应生成亚磷酸和碘化氢，碘化氢则在还原反应中循环作用。这样，在还原苯磺酰 氯时，只需要使用催化量的碘，而反应中实际消耗的是较为便宜的红磷。 文献报道，用锌粉在醋酸中还原5 乙酰胺基- 2 氯- 4 氟苯磺酰氯生成5 乙酰 胺基1 2 氯- 4 氟苯硫酚，收率5 6 2 5 】；5 - 乙酰胺基- 2 氯4 氟苯硫酚在k o h 水溶 液中水解生成5 氨基2 氯- 4 氟苯硫酚，收率9 8 2 6 1 。另据文献报道【2 1 如，用红 磷，碘，醋酸体系还原5 乙酰胺基2 氯- 4 氟苯磺酰氯生成s 乙酰基- 5 一乙酰胺基- 2 一 氯_ 4 氟苯硫酚；文献虽然未报道由s 乙酰基5 乙酰胺基- 2 一氯4 - 氟苯硫酚制备5 一 氨基2 氯4 氟苯硫酚的方法，但5 氨基- 2 氯4 氟苯硫酚可以通过s - 乙酰基5 一 乙酰胺基- 2 氯- 4 氟苯硫酚在酸性或碱性条件下水解方便地制得。 浙江工业大学硕士毕业论文 1 2 3 1 3 亲核取代制备5 氨基- 2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯 文献报道 s l ，5 氨基2 氯- 4 氟苯硫酚与氯乙酸甲酯在非质子极性溶剂中和缚 酸剂存在下反应生成5 氨基2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯，收率7 7 。在该反应中， 化合物5 氨基2 氯4 氟苯硫酚有氨基和巯基两个活性基团，但是由于巯基的亲 核性比氨基强，当使用等量或略过量的氯乙酸甲酯与之反应时，以生成巯基取代 产物5 氨基2 氯4 氟苯硫基乙酸甲酯为主。 1 2 3 2 路线( 2 ) ：_ 乙酰基- 4 - 氯一2 - 氟苯胺硝化法 文献报道了从n - 7 , 酰基- 4 氯2 氟苯胺出发，经硝化、还原、重氮化、亲核 取代、水解和酯化等反应制备5 氨基2 氯_ 4 氟苯硫基乙酸甲酯的方法【9 2 8 】。反应 式如下所示： n h a c s c h 2 c 0 2 h 1 2 3 2 1 硝化- 乙酰基- 4 氯- 2 氟苯胺 n 2 + c l s c h 2 c 0 2 c h a 苯环的硝化是亲电取代反应，常用的硝化试剂有稀硝酸、发烟硝酸、混酸( 发 烟硝酸与浓硫酸或发烟硫酸混合) 、硝酸盐加醋酸，醋酐等。通常认为，硝化的活 性子为n 0 2 + 。 永野等人 2 8 1 报道，用发烟硝酸和2 0 发烟硫酸组成的混酸硝化- 乙酰基4 氯2 氟苯胺，得到的主要是5 ，位取代产物n - z , 酰基4 氯- 2 氟- 5 - 硝基苯胺，收率 9 9 0 , 4 0 1 4 呻a 牵a 浙江工业大学硕士毕业论文 1 2 3 2 2n - 乙酰基4 氯- 2 氟5 硝基苯胺的还原 硝基苯还原制各芳香胺是常见的反应，可由多种还原剂进行还原，但工业上 应用较多的是铁粉还原法和催化加氢 2 9 1 。铁粉还原是研究较早的方法，其原料 易得、工艺简单、经济适用，已在工业上得到了广泛应用。该法主要的缺陷是产 生大量的铁泥，三废治理较困难。虽然人们对铁泥的综合利用进行了研究，但随 着催化加氢工艺的日愈成熟，越来越多的产品转向了催化加氢法。催化加氢法还 原硝基制芳香胺是一种绿色、高效、经济的方法，近年来发展很快，在化工生产 中的地位日益重要。但是，脱卤是该法的一个较严重的问题，不仅降低了收率和 产品含量，而且产生腐蚀性的氢卤酸，对设备影响很大。由此可见，铁粉还原法 和催化加氢法各有利弊。总的来说，催化加氢是目前发展的主流，在工业上将得 到越来越多的应用。而铁粉还原法在含卤硝基苯的还原及一些小吨位产品的生产 上具有实用价值。 永野等人【2 明报道了用铁粉在5 醋酸溶液中还原n - 乙酰基4 氯2 - 氟一5 - 硝基 苯胺制备5 乙酰氨基- 2 氯4 氟苯胺的方法，收率6 0 4 ，熔点1 4 0 5 - 1 4 1 5 。 1 2 3 2 35 乙酰氨基- 2 氯- 4 氟苯硫基乙酸的制备1 2 8 化合物5 乙酰氨基2 氯4 氟苯胺在盐酸介质中发生重氮化反应，生成的重 氮盐与巯基乙酸在弱碱性溶液中发生亲核取代反应，然后酸化即得化合物5 乙酰 氨基2 氯4 氟苯硫基乙酸，收率4 8 ，熔点1 4 和1 4 6 。 1 2 3 2 45 - 氨基2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯的制备口8 】 5 氨基- 2 氯4 氟苯硫基乙酸经过水解、酯化得到5 - 氨基_ 2 氯 4 - 氟苯硫基乙 酸甲酯，收率7 0 。 1 2 3 3 路线( 3 ) ：乙酰基4 氯一2 - 氟苯胺二硫化物还原法 二硫化物还原也是一种常用的制备硫醇( 酚) 和硫醚的方法。一氯化硫 ( $ 2 c 1 2 ) 是一种有效的制备二硫化物的试剂，它与芳香烃发生亲电取代反应可 得到芳基二硫化物。拶 盯等人【2 明利用一氯化硫在l e w i s 酸的催化下对化合物 浙江工业大学硕士毕业论文 - 乙酰基_ 4 氯2 氟苯胺进行亲电取代，制得双( 2 - 氯_ 4 氟一5 - 乙酰胺基苯基) 二 硫化物，熔点2 4 1 - , - 2 4 3 ，收率8 4 7 ；双( 2 氯- 4 氟5 - 乙酰胺基苯基) 二硫化 物在醋酸溶液中用锌粉还原得到了化合物5 - 乙酰胺基一2 一氯_ 4 - 氟苯硫酚，收率 7 9 3 ：5 - 乙酰胺基2 氯4 氟苯硫酚经过水解、氯乙酸甲酯亲核取代进一步转化 为目标中间体5 氨基2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯，反应式如下所示： l 。一d l c l a c t t ：, c 0 2 c h 3 路线( 1 ) 、( 2 ) 、( 3 ) 都是以- 乙酰基4 氯一2 - 氟苯胺为起始原料，目前国内 已有工业生产，但价格较贵，可以从2 氯硝基苯出发，经氟化、还原、乙酰化及 氯化等四步反应制备所得，合成过程如下删： a 苗剐卫喵 1 2 3 4 路线( 4 ) ：以4 - 氯- 2 一氟硝基苯为原料 文献分别报道了两种由4 氯_ 2 氟硝基苯合成化合物5 一氨基一2 一氯4 一氟苯硫酚 的方法【3 1 2 1 。5 - 氨基2 氯4 氟苯硫酚再经过氯乙酸甲酯亲核取代进一步得到5 氨基2 氯- 4 氟苯硫基乙酸甲酯。 在下面的合成路线中，化合物4 氯2 氟硝基苯先发生氯磺化反应生成2 - 氯 - 4 氟5 硝基苯磺酰氯。与化合物n 乙酰基- 4