（应用化学专业论文）新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究.pdf

qj，l，_， 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 摘要 吡蚜酮是由瑞士一嘉基公司开发的三嗪酮类杀虫剂，它具有独特的作用 方式，有很高的选择性，对环境友好，且无交互抗性。本文用乙酸乙酯为起 始原料合成杀虫剂吡蚜酮，并首次以固体光气代替光气合成了中间体嗯二唑 酮。 本文以乙酸乙酯为起始原料，经过酯的肼解、成环反应、胺的烷基化、 酮和胼的缩合、酰胺的水解、胺和醛的缩合六步反应合成了目标化合物，合 成总收率5 2 9 ，产品纯度9 9 9 5 ( 液相分析结果) 。用固体光气代替光气 与乙酰肼反应合成中间体嗯二唑酮，反应的最佳条件是：用苯做溶剂，乙酰 肼与固体光气的物质的量的比为2 ：1 ，回流反应至无氯化氢气体放出为止， 收率为8 7 5 。实验结果表明：固体光气可以直接与乙酰肼反应合成嗯二唑 酮，不需要加入活化亲核试剂就能达到理想的收率，使反应操作简便易行， 并且减少了后处理工作。此外对各步反应的反应条件、影响因素进行了研究， 确定了反应的最佳条件。合成的各化合物均用熔点、红外光谱、核磁共振波 谱、质谱进行了结构鉴定，验证结构正确。 关键词：吡蚜酮；乙酸乙酯；固体光气：合成 q l j ， lj 0 ， 一 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 a b s t r a c t p y m e t r o z i n ei s an e wt y p eo ft r i a z i n o n ep e s t i c i d e s i t sp a r t i c u l a rr e a c t i o n m e c h a n i s ma n ds i n g l es e l e c t i v i t yi sc h a r m i n g m o r e o v e ri th a sn oi n t e r a e t i o n sw i t h o t h e rp e s t i c i d e sa n df r i e n d l yt oc i r c u m s t a n c e p y m e t r o z i n ei ss y n t h e s i z e db ye t h y i a c e t a t ei n t h i sp a p e r ，a n di ti st h ef i r s tt i m et os y n t h e s i z et h ei n t e r m e d i a t e ， o x a d i a z o l o n e ，b yt r i p h o s g e n ei n s t e a do fp h o s g e n e e t h y la c e t a t ei su s e da sa no r i g i n a lm a t e r i a l w h i c hi sr e a c t e dw i t hh y d r a z i n e h y d r a t e ，t r i p h o s g e n e ，c h l o r o a c e t o n e ，h y d r a z i n eh y d r a t e ，3 - c y a n o p y r i d i n eo r d e r l y ， t os y n t h e s i z et h et a r g e tc o m p o u n d t h et o t a ly i e l do fp y m e t r o z i n ei s5 2 9 t r i p h o s g e n ec a nr e p l a c ep h o s g e n et or e a c t w i t ha c i d h y d r a z i n ed i r e c t l y t h e o p t i m a lc o n d i t i o ni su s i n gb e n z e n ea ss o l v e n t ，a n da c i dh y d r a z i n ei sd o u b l ea s m u c ha st r i p h o s g e n e t h er e a c t i o nw a st e r m i n a t e dw h e nt h e r ew a sn oh y d r o c h l o r i c a c i d ，t h ey i e l do fo x a d i a z o l o n ei s8 7 5 ，a n di t sp u r i t yi s 9 9 9 5 ( l c ) t h er e s u l t s i n d i e a t e st h a tt h e r ei sn ou s et oa d dn u c l e o p h i l e so ri n o r g a n i cb a s e st ot h i sr e a c t i o n ， b e c a u s et h em a t e r i a l ，h y d r a z i n eh y d r a t e ，c a nr e a c ta sn u c l e o p h i l et oa c t i v a t e t r i p h o s g e n e a st h es a m et i m e ，c o n d i t i o n sa n df a c t o r so fi n f l u e n c eo fe v e r ys t e p a r ea l ls t u d i e d ，a n dt h eo p t i o n a lc o n d i t i o ni sd e t e r m i n e d a 1 1s y n t h e t i c a l c o m p o u n d sa r ec h a r a c t e r i z e db yi r s p e c t r a ，n m r s p e c t r a ，u v s p e c t r a ，m a s s s p e c t r a ，a n dt h e i rs t r u c t u r e sa r ea l lr i g h t k e yw o r d s ：p y m e t r o z i n e ；e t h y la c e t a t e ；t r i p h o s g e n e ；s y n t h e s i s ； p1if基011 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 目录 0 、前言1 1 、文献综述2 1 1农药开发的意义。2 1 1 1农药的研究与开发历史2 1 1 2 我国农药开发的历史3 1 1 3 农药开发的趋势4 1 2 三嗪酮类农药的开发与应用5 1 2 1 三嗪酮类杀虫剂一吡蚜酮6 1 2 2 三嚷酮类除草剂9 1 2 2 1 环嗪酮9 1 2 2 2 苯嗪草酮11 1 2 2 3 嗪草酮1 2 1 3 吡蚜酮的合成工艺1 3 1 3 1乙酰胼的合成1 4 1 3 2 嗯二唑酮的合成1 5 1 3 3 丙酮基嗯二唑酮的合成1 5 1 3 4 氨基三嗪酮的合成1 5 1 3 5 吡蚜酮的合成1 6 1 4 固体光气1 6 1 4 1 国内外研究b t c 的进展1 6 1 4 2b t c 的使用方法1 7 1 4 3b t c 的安全性能1 8 1 4 4 使用b t c 的优点1 8 1 4 5b t c 的应用1 8 1 4 5 1在医药方面的应用18 1 4 5 2 在农药方面的应用1 9 1 4 5 3 在塑料工业的应用2 0 1 4 5 4 在黏合剂上的应用2 0 1 4 5 5在有机合成方面的应用2 0 1 4 5 6 在染料方面的应用2 0 2 、实验部分2 2 2 1 主要试剂及规格2 2 2 2 实验装置2 2 2 2 1合成装置2 2 2 2 2 还原装置2 3 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 2 3 主要仪器2 3 2 4 实验方法2 3 2 4 1 乙酰肼的合成2 3 2 4 2 嗯二唑酮的合成2 4 2 4 3丙酮基哮二唑酮的合成2 4 2 4 3 1n a i l 法合成丙酮基嗯二唑酮2 4 2 4 3 2 醇钠法合成丙酮基嗯二唑酮2 4 2 4 4 氨基三嗪酮的合成2 5 2 4 4 1 氨基三嗪酮中间体的合成2 5 2 4 4 2 氨基三嗪酮中间体水解合成氨基三嗪酮2 5 2 4 5 吡蚜酮的合成2 5 3 、结果与讨论2 6 3 1 乙酰肼的合成2 6 3 1 1 乙酸乙酯法合成乙酰肼的反应历程2 6 3 1 2 反应温度对反应的影响2 7 3 1 3 原料配比对反应的影响2 7 3 1 4 滴加顺序对收率的影响2 8 3 1 5水合肼浓度对反应的影响2 8 3 1 6 乙酰肼的结构鉴定2 8 3 2 嗯二唑酮的合成2 9 3 2 1 b t c 法合成嗯二唑酮2 9 3 2 2 溶剂对反应的影响3 0 3 2 3 活化亲核试剂对反应的影响3 0 3 2 4 滴加顺序对反应的影响3 2 3 2 5 滴加时反应液的温度对反应的影响3 2 3 2 6 原料配比对反应影响3 2 3 2 7 噫二唑酮的结构鉴定3 3 3 3 丙酮基嗯二唑酮的合成3 4 3 3 1氢化钠法3 4 3 3 2 醇钠法3 5 3 4 丙酮基嚼二唑酮的结构鉴定3 6 3 4 氨基三嗪酮的合成3 8 3 4 1 氨基三嗪酮中间体的合成3 9 3 4 1 1 原料配比对反应的影响3 9 3 4 1 2 水合肼浓度对反应的影响3 9 3 4 1 3时间对反应的影响4 0 3 4 2 氨基三嗪酮中间体的结构鉴定：4 0 3 4 3 氨基三嗪酮的合成4 2 3 4 3 1酰胺水解的反应历程4 2 i i ，、k，ii-j， 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 3 4 3 2时间对反应的影响4 2 3 4 4 氨基三嚷酮的结构鉴定4 4 3 5 吡蚜酮的合成4 6 3 5 i吡蚜酮合成的反应历程4 6 3 5 2吡蚜酮的结构鉴定4 6 4 、结论5 2 发表学术论文5 3 参考文献5 4 致谢5 7 i i i lll，i _fr01li-r 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 0 、前言 农药是与人类生存活动密切相关的一类重要的农用化学品。为了人类更好的生存需 要，人们要求农药必须具有安全性高、残留低、无公害、生物活性高、使用费用低、选 择性高等特性。农药的开发首先要考虑的是与环境的相容性，其次才是生物活性等。近 年来开发的新农药中大部分都含有杂环、稠杂环、氟原子，其中以含吡啶、三唑、嗯唑、 三嗪等环系化合物最为引人注目。据统计显示，超高效的农药中约有7 0 的品种为含氮 杂环。三嗪酮类农药是2 0 世纪7 0 年代开始由德国拜尔公司，美国杜邦公司等开发研 究的一类新型农药。其中最为引入注目的是由瑞士- 嘉基公司开发的新型高效杀虫剂吡 蚜酮，吡蚜酮作用方式独特，它没有击倒活性，不会对昆虫产生直接毒性，但是昆虫一 旦接触到该药剂，就立即停止取食，并且这一过程是不可逆的。正是因为吡蚜酮具有全 新的作用方式，使得它无任何交互抗性，能用于多种抗性品系害虫的防治。这种化合物 因其高度的选择性，对哺乳动物的低毒性，对鸟类、鱼类、非靶标节肢动物的安全性在 综合防治中显示出很好的发展前景。 文献报道的吡蚜酮的合成方法按原料的不同可以分为乙酸乙酯法和三氟乙酸乙酯 法，两种方法均要使用光气合成中间体嗯二唑酮。光气是一种剧毒气体，在运输、贮藏 和使用过程中对操作人员有很大的危险性。此外合成过程中，光气需要大量过量，造成 原料的浪费。目前我国对吡蚜酮的研究正处于起步阶段，江苏省农药研究所在这方面做 了大量的工作。 本文以乙酸乙酯为起始原料，经过酯的肼解、成环反应、胺的烷基化，酮和胺的缩 合、酰胺的水解等六步反应合成杀虫剂吡蚜酮。研究了以固体光气代替光气合成中间体 嗯二唑酮的方法。通过研究发现，固体光气可以直接与乙酰肼反应合成噫二唑酮，不需 要使用活化亲核试剂及缚酸剂，因为原料乙酰胼本身就可以引发固体光气反应，使反应 能够顺利进行。同时对各步反应的反应条件、影响因素进行了研究，确定了反应的最佳 条件。通过红外光谱、核磁共振波谱、质谱等手段对各化合物进行了结构鉴定，验证结 构均正确。 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 1 1 农药开发的意义 1 、文献综述 农药的研究与使用是2 0 世纪一项重大的发明与贡献，从上个世纪4 0 年代开始化学 农药在农作物上的大规模使用，极大地提高了农作物的单产、推动了农业的迅速发展， 与此同时化学农药对人类和环境的影响也逐渐被人们认识和关注，人类开始从生态学的 角度树立“综合治理( i p m ) ”的新概念，但在多种防治手段中( 化学、生物、遗传工程、 物理以及耕作防治等) ，使用化学农药仍是目前耗能最低、防治最迅速、效果最佳的农 作物保护措施，是现阶段高效农业发展的必由之路，当有害生物爆发成灾时，化学防治 几乎是唯一可采取的措施。 1 1 1 农药的研究与开发历史 早在3 0 0 0 多年以前，荷马在“奥得赛”中就提到过“硫磺避害”，可以认为是最早 使用农药的报道。1 7 6 1 年，硫酸铜被用来防治谷物腥黑穗病。最早的叶面杀菌剂是硫磺 和铜的悬浮液。1 7 6 3 年法国新闻报道推荐烟草和石灰粉防治蚜虫，这是世界上首次报道 的杀虫剂，其主要有效成分为尼古丁，至今为止，第一代杀虫剂尼古丁仍然是有效的药 剂，但它有严重的缺点，对人和动物高毒，并且药物残效短。1 8 0 0 - 1 8 5 0 年，除虫菊花 贸易维持了中亚一些地区的经济，但天然除虫菊的有效成分除虫菊酯光稳定性极差。 1 8 8 2 年，m i l l a r d e t 为了防止小偷进入葡萄园，在篱笆上喷洒石灰和硫酸铜的混合液，意 外的发现：溅染石灰和硫酸铜混合液的葡萄植株没有感染霜霉病。经过3 年的试验，发 明了波尔多液( 硫酸铜：氧化钙：水= 3 ：l ：1 0 0 ) 。大多数历史学家公认这是第一个农 用杀虫剂。1 9 3 1 年，杜邦公司合成了第一个有机杀菌剂福美双，但直至4 0 年代才显示 出其商业价值。同年拜尔公司合成了世界上第一个有机杀虫剂叫，6 二硝基邻甲酚，后 来以a u t i o n n i n 商品名销售【i i 。 自2 0 世纪4 0 年代至今，世界农药获得了迅猛发展。4 0 年代初，h b t u k e y 和c e l i a k 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。从4 0 年代至今，这类除草剂一直在农药、林业和非农业的 各个领域里被广泛的应用。4 0 年代，农药的研究开发与生产异常活跃，出现了一大批各 种不同结构类型的新品种。d d t 是其中最著名的品种。m u l l e r 因发现d d t 的杀虫活性 获得1 9 4 8 年诺贝尔生理学和医学奖。 5 0 年代，另一类型化合物一以西维因为代表的氨基甲酸酯类农药进入市场，成为继 有机磷之后防治害虫的第二主力。至今，西维因仍被大量应用。与此同时，出现了硫代 氨基甲酸酯类除草剂，如斯托夫公司生产的扑草灭，孟山都公司生产的野麦畏，汽巴 嘉基公司生产的莠出津，杜邦公司生产的赛克津等，其中不少品种在现代化学防治中仍 然占有重要地位。 6 0 年代，又出现了一大批性能优异的新化合物，如1 9 6 7 年f m c 公司研究开发的呋 喃丹，e l a n e o 公司研究开发的氟乐灵，雪夫龙公司和卜内门公司研究开发的对草快等， 以及一系列引人注目的咪唑类杀菌剂，如杜邦公司研究开发的苯菌灵，日本曹达公司研 究开发的甲基托不津、m s d a g r e t 公司研究开发的噻菌灵。 1 9 6 2 年，美国女作家r a c k e lc a r s o n 出版“寂静的春天”一书，该书称农药杀害野生 2 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 动物，危害儿童健康，污染土壤，引起第一世界国家高度关注。迫于安全、生态和环境 方面的压力，各国政府都制定了一系列严厉的法规、对农药的生产与应用作了许多限制。 随后，一批高毒、高残留的农药如有机氯、有机砷、有机汞等被禁用。农药无论在原药、 剂型和应用技术上都在发生变化，这些变化包括：提高原药固有的活性及其使用效率和 效果，降低农药用量，提高农药对人、动物、和农作物的安全性，改善与环境的相容性， 减少对非靶标生物和生态环境的负面影响。 虽然农药受到了责难，但是农药的贡献是举世公认的，农业革命需要农药，化学农 药在农业生产中的作用是不容忽视的。7 0 年代后，农药科研与生产仍然吸引了大批公司。 拟除虫菊酯类化合物中第一个商品化的品种是1 9 4 9 年进入市场的丙烯菊酯，它和天然 除虫菊酯一样，光稳定性极差。7 0 年代末到8 0 年代初，一批具有重大市场影响力的拟 除虫菊酯类化合物陆续出现，如氯氰菊酯，成为杀虫剂的第三个重要类型。同时新型的 生物源农药苏云金杆菌也进入杀虫剂市场。1 9 7 7 年，汽巴嘉基公司成功开发酰基丙氨 酸类杀菌剂，1 9 7 5 年，孟山都公司成功开发除草剂甘膦。2 0 世纪7 0 年代除草剂的另一 个闪光点是磺酰脲类化合物，如杜邦公司开发的甲磺隆、绿磺隆等，以及汽巴嘉基公 司开发的醚苯磺隆和氟嘧磺隆，这类除草剂用量1 5 0 m h m 2 以下，活性极高，成为最著 名的除草剂类型之一。并且与咪唑啉酮一起成为近年来销售额增长最快的两个主要除草 剂类型。 从8 0 年代起生物合理性农药得到迅速发展，这些产品适宜于综合昆虫治理或低收 入的持续农业计划，这一计划的核心是要求这类农药必须保持天然的捕食性生物和寄生 生物的平衡，且不伤害它们，例如：害虫快速禁食剂、生物杀菌杀线虫剂、抗蒸发剂以 及性外激素为主的产品，均得到推广应用，同时基因工程的开发和基因工程的推广也成 为农药开发的热点。 进入9 0 年代后，出于提高有效活性同时又保护环境的考虑，国外一些农药行政管 理部门只登记认可有效的单一光学活性异构体，不允许将无效的异构体旌放到环境中去 污染环境，因而在农药工业的合成工艺上大力开发单一光学活性异构体的合成技术成为 一种趋势，目前已开发了一批以单一光学活性异构体形式出现的除草剂、杀虫剂、杀菌 剂、植物生长调节剂。 1 1 2 我国农药开发的历史 我国农药的研究开发走出了一条有中国特色的道路1 4 j 。1 9 4 9 年我国唯一的农药是由 沈阳化工厂生产的硫酸铜。1 9 5 1 年，成功研究开发了滴滴涕，随后，又研究开发了六六 六、毒杀芬、氯丹、艾氏剂等。6 0 年代，一批有机磷类农药品种被成功开发，如1 6 0 5 、 甲基1 6 0 5 、敌百虫、d d v p 、1 0 5 9 等。与此同时，还开展了氨基甲酸酯类农药新品种的 商品化，如速灭威、叶蝉散、巴莎、害扑威等，至1 9 7 9 年，我国农药产量已达2 0 万吨， 生产品种超过1 0 0 个，六六六和d d t 等有机氯占总产量的1 4 以上。制剂主要为乳油 与粉剂。 自1 9 8 3 年，停止使用六六六、d d t 等有机氯类农药之后，国家重点加强了对农药 科研开发的支持与领导，一些高等院校和科研院所都加大了农药研究开发的力度。除沈 阳化工研究院和南开大学元素所外，上海农药研究所、江苏农药研究所、湖南化工设计 院、浙江化工研究院等都致力于农药的研究开发。一大批高效、低残留农药品种，有机 磷酸酯、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、有机氮、杂环化合物以及生物源农药中一些好品种 陆续研制成功并很快投放市场，如甲胺磷、乐果、氧化乐果、戊菊酯、甲氰菊酯、杀虫 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 脒、杀虫双、灭幼脲、吡虫啉等。农药制剂继乳油、水剂、农乳剂、可湿性粉剂、粉剂、 干悬乳剂、颗粒剂、微胶囊剂、气雾剂、烟剂及各种复配制剂后又开发了水乳剂、水悬 剂、微乳剂、干悬剂、水分散粒剂、干拌种剂等新剂型。1 9 9 8 年，我国农药生产力已达 8 0 万吨，产量3 9 5 万吨，产量居世界第二位。 “七五以后，我国开始启动农药创制工作，为我国新农药创制做了些前期准备。 并创制了少数几个品种，如上海中西药业集团的溴氟菊酯，贵州化工院的杀虫双等。1 9 9 2 年中美“知识产权备忘录 签字和1 9 9 3 年我国新专利法实施以后，新农药创制得到了 政府的高度重视。并迅速做出了周密布置与安排，很快建立了以湖南化工研究院、上海 农药研究所、江苏农药研究所和浙江化工研究院四基地组成的南方农药创制中心和以沈 阳化工研究院、南开大学元素所两家组成的北方农药研究工程中心，形成了以南、北两 个中心为主体的我国新农药创制格局。在短短的两三年内，通过国家加大投入，两个中 心的装备水平都有了很大的改善，装备了一大批先进的仪器设备，建成了较高水平的合 成与生物测试实验室，大大改善了研究条件。同时通过加强与国外交流，提高了人员素 质。目前，各基地均合成和筛选了大量的新化合物，发现了一批高活性的新结构，获取 了一批国内外的发明专利。我国的农药研究开发已步入创制的新时期。 1 1 3 农药开发的趋势 1 9 6 2 - - 1 9 9 2 年，全世界农作物的产量提高了3 倍，基本上解决了世界5 5 亿人口的 饥饿问题。农药、生物技术及农业改革拯救了人类。2 0 3 5 年，世界人口将达8 5 亿的峰 值，若不将农作物的产量再提高两倍，世界上仍覆盖地球陆地面积1 3 的原始森林和草 地将开垦为农田生产粮食，为了保护地球，保证人类食物供应，农药、杂交种和化肥将 来仍然要承担重大的责任【5 i 。 未来植物保护的趋势是：将有害物造成的损失控制在一定的域值内，调节有害生物 种群的密度和数量，确保生态平衡，而绝不是将有害生物斩尽杀绝。因此，未来的农药 应该是绿色农药或环境友好农药，农药的主要作用是影响、控制和调节各种有害生物的 生长、繁殖过程，使有害生物得到抑制，又不对人类健康产生危害，不破坏生态平衡。 2 l 世纪农药研究开发的趋势：1 、作用机制独特的农药品种将是研究开发的热点之 一，如昆虫生长调节剂、植物生长调节剂、信息素、天然植物农药、微生物农药、生物 学防治剂等。汽巴嘉基公司第一个商品化的植物活化剂“b i o n 与以往任何内吸性杀菌 剂的作用机制都不相同，它本身并无杀菌活性，但它能激发植物产生系统获得性抗体 ( s y s t e m i c a c q u i r e dr e s i s t a n c es a r ) ，诱导植物内部的免疫机制，起到抗病、防病的目 的。“b i o n ”的出现，为人们提供了一种新的农作物病害防治手段和植保策略，不但对 化学农药的研究开发和农业生产产生深远的影响，而且还将推动植物免疫学的基础研 究。2 、农药的研究开发将与生物技术更紧密地结合，2 1 世纪被公认为生命科学世纪， 生命科学的飞速发展，无疑将渗透到各学科，农药研究开发自然不会例外。应用生物技 术制造农药将极大地改善工艺条件，减轻环境压力；另一方面，在运用优势基因组合获 得作物优秀品种的同时，专抗虫、抗菌、耐除草剂基因的作物将获得更快的发展，转基 因作物将成为一种植保手段，与化学农药一起，为提高农作物的产量和质量做出贡献。 3 、杂环化合物和含氟化合物将作为今后新农药研究开发的共同目标，一些结构新颖的 化合物将成为未来农药的主体。4 、光学活性农药的开发将受到普遍的重视。5 、制剂加 工中无油、无粉尘飘移、使用方便、功能多样化的制剂，如水溶性粒剂、水悬剂、水乳 剂、水溶性制剂等将有较大的发展。 4 砖ki矗， 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 1 2 三嗪酮类农药的开发与应用 在所有的三嗪酮类化合物中l ，2 ，4 - 三嗪一3 酮具有杀虫活性，1 ，3 ，5 三嗪2 ，4 - 二酮和 1 ，2 ，4 三嗪5 酮具有除草活性。以l ，2 ，4 三嗪- 3 - 酮为母体的一系列化合物具有很高的药效 及独特的作用方式。 r l 可以是氢，c i c 1 2 烷基，c 3 c 6 环烷基，c i - c 4 烷氧基取代的c 1 c 6 烷基，c l - c 2 卤代烷 基，苯基，苄基，苯乙基，苯丙基，苯丁基，苯戊基，被卤素、c i c 5 烷基、c 1 c 2 卤代 烷基、甲氧基、乙氧基单取代或双取代的苯基、苄基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、苯戊 基； r 2 可以是氢、c i c 1 2 烷基、c 3 c 6 环烷基、苯基或被c l - c 1 2 烷基取代的苯基； r 3 可以是氢、c i c 1 2 烷基； r 4 是- n = c h 或- n h c h 2 结构。 其中下列结构的化合物已有文献报道合成： n o r lr 2r 3 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 1 2 1 三嗪酮类杀虫剂一吡蚜酮 三嗪酮类杀虫剂主要是由瑞士嘉基公司开发的新型杂环类杀虫剂吡蚜酮( 商品名： c h e s s ，p l e n u m 等) ，具有高效、低毒、高选择性、对环境友好等特削1 4 - 1 9 1 。化学名称2 。 5 ，5 - 三氢- 3 一氧_ 4 ( 3 - 吡啶亚甲基胺) - 6 - 甲基一1 ，2 ，4 - 三嗪( 2 ，5 ，5 - t r i h y d r o 3 o x o - 4 ( 3 c y a n o p y r i d i n e ) 一6 - m e t h y l - 1 ，2 ，4 - t r i a z i n e ) 。 n q n 、n 弋”n 纯净的吡蚜酮为无色晶体，熔点2 2 7 - - 2 2 8 c 。密度1 3 6 ( 2 0 c ) 。溶解度( l ) ： 水0 2 5 ( 2 5 c ) 、甲醇2 2 5 ( 2 0 c ) 、己烷 2 0 0 0 m g k g 乳 大鼠经呼吸l d s o 18 0 0 m g k g 动致畸变性阴性 物对眼睛产生刺激( 兔)无 对皮肤产生刺激( 兔)无 对皮肤致皱情况( 豚鼠)无 水蚤e c s o8 7 m g l 野鱼l c s o 1 0 0 m g l 生野鸭子经口l d s o 2 0 0 0 m g k g 动蜜蜂经口l d s o 1 1 7 | i 蜜蜂 物蜜蜂经皮l d s o 2 0 0pg 蜜蜂 蚯蚓 10 9 8 m g k g 在土壤中移动性小，迅速降解 ( 4 ) 用药量少 根据害虫和作物的不同，通常药液的稀释倍数在1 0 0 0 0 3 3 3 3 倍之间。以每亩施 5 0 - - 一1 0 0 0 k g 药液计，稀释1 0 0 0 0 倍时，每亩用药量是1 0 - - 2 0 9 ，5 0 0 0 倍时，每亩用药量 1 0 - - 一2 0 9 ，3 3 3 3 倍时，每亩用药量为1 5 - - 一3 0 9 。根据资料报道，吡蚜酮对棉花蚜和桃蚜 的用药量低于其它品种。单独使用稀释1 0 0 0 0 倍的吡蚜酮药液对桃蚜具有优良的防治效 果。使用稀释5 0 0 0 倍的吡蚜酮药液，能控制温室番茄上的蚜虫和粉虱长达4 个月之久。 使用稀释1 0 0 0 倍药液处理温室粉虱，三个月后则必须再次用药。 ( 5 ) 残效期长 吡蚜酮具有内吸活性，害虫在死前即停食，残效期长达一个月以上。 ( 6 ) 对环境安全无公害 吡蚜酮属非杀伤性杀虫剂，对哺乳动物毒性极低，对主要益虫和天敌没有不良影响， 且对环境生态安全。 ( 7 ) 高效高选择性 目前市场上选择性最好的杀蚜虫剂是抗蚜威和唑蚜威，但是前者对棉蚜几乎无效， 后者毒性较高。总之，无论是杀蚜活性、活性谱、毒性、还是选择性、特效性，毗蚜酮 都明显优于抗蚜威和唑蚜威。它对所有主要蚜虫的防效优异，选择性更高，更安全。吡 虫啉是目前市场上引入注目的高效杀虫剂，应用实验表明，吡蚜酮对各种蚜虫的防效与 吡虫啉相当，对粉虱的的防效甚至优于吡虫啉，对叶蝉、飞虱的效果略优于吡虫啉，但 在同等应用计量上，效果仍不相上下。 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 ( 8 ) 成本较低市场竞争力强 吡虫啉由于成本较高，推广应用、市场开拓难度相当大，尤其在水稻飞虱防治方面， 由于扑虱灵应用成本极低，吡虫啉难以与之抗衡。吡蚜酮的原料成本仅为吡虫啉原料成 本的l 4 ，与目前市场上其它同类杀虫剂的成本相当。加之吡蚜酮在防治蚜虫、粉虱方 面占有明显的优势，因此它具有较强的市场竞争力。 文献报道由氨基三嗪酮或其盐酸盐与3 氰基吡啶或3 醛基吡啶合成吡蚜酮。氨基三 嗪酮的合成方法有两种：三氟乙酸乙酯法：乙酸乙酯法。因为乙酸乙酯易得，所以常用 乙酸乙酯法合成。 o 。 n - - n h c h 3 c o o c 2 h 5 一c h 3 c n h n h 2 一协。 一一义 起o o 一爿器 一一 一一nk 譬托h 3 三职2 一取忙昌q f i g u r e1 t h es y n t h e t i cr o u t ef o rp y m e t r o z i n e 吡蚜酮代表了具有独特作用方式的一类杀虫剂，他对刺吸式口器害虫特别是蚜虫、 白粉虱、黑尾叶蝉有独特的防治效果，即使是这些害虫对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂 已产生抗性。它的毒理学特性独特而受人喜欢，与环境兼容，对天敌昆虫有较好的选择 性，从而有利于综合防治( i p m ) 措施和抗性综合治理的实施。它还能减轻作物病毒的 发生，这一切决定了吡蚜酮将会是一个非常有用的药剂。 1 2 2 三嗪酮类除草剂 三嗪酮类农药中以除草剂居多 6 1 ，所有这些除草剂均分属于两种结构即 1 ，3 ，5 一t r i a z i n e 一2 ，4 ( 1 h ，3 h ) o d i o n e 包括a m e t r i d i o n e 、h e x a z i n o n e ，和l ，2 ，4 - t r i a z i n e 一5 ( 4 h ) 一o n e 或4 ，5 - d i h y d r o - l ，2 ，4 t r i a z i n 一5 - o n e 包括a m e t r i d i o n e 、i s o m e t h i o z i n 、m e t a m i t r o n 、m e t r i b u z i n 。 最常用的是下面介绍的三种。 1 2 2 1 环嗪酮 环嗪酮( 商品名：v e l p a r 。又称：威尔柏) 是由美国杜邦公司开发的三嗪酮类除草 剂1 6 , 7 1 。化学名称：3 环己基6 ( 二甲基氨基) 1 甲基1 ，3 ，5 - 三嗪一2 ，4 - ( 1 h ，3 h ) 一二酮 ( 3 一c y c l o h e x y l - 6 一( d i m e t h y l a m i n o ) 一1 m e t h y l 一1 ，3 ，5 一t r i a z i n e 一2 ，4 ( 1 h ，3 h ) 一d i o n e ) a 9 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 q n 员n n 儿n ，c h 3 c h 3c h 3 环嗪酮的纯品为白色晶体，相对密度1 2 5 ，熔点1 1 5 - - - 1 1 7 。可溶于水、氯仿、甲 醇、苯、二甲基甲酰胺、丙酮、甲苯、己烷。在p h 5 9 的水溶液中，温度在3 7 以下 时都稳定。强酸、强碱下分解，对光稳定。 环嗪酮的毒性较小，大鼠急性经口l d s 0 1 6 9 0 m g k g 。在实验剂量内对动物无致畸， 致突变，致癌作用，在三代繁殖试验和神经毒性试验中未见异常。 环嗪酮的作用机理主要是抑制植物的光合作用，植物根系和叶面都能吸收环嗪酮， 通过木质部传导，使代谢紊乱，导致死亡。草本植物在温暖潮湿条件下，施药后两周内 死亡；若气温低时4 6 周才表现药效。木本植物通过根系吸收向上传导到叶片，阻碍 树叶光合作用，造成树木死亡，一般情况下三周左右显示药效。药物在土壤中移动性大， 进入土壤后能被土壤微生物分解，对树木根部没有伤害。 环嗪酮是优良的林用除草剂。用于常绿针叶林，如红松、云杉、马尾松等幼林抚育、 造林前除草灭灌、维护森林防火线及林地改造等。其主要用于防除芦苇、野燕麦、狗尾 草、刺儿菜、蚊子草。能防除的木本植物有柳叶绣线菊、刺五加、山杨、水曲柳，桦、 翅春榆、珍珠海。 文献报道的环嗪酮的最常用的合成路线是使用氰胺与氯甲酸甲酯反应生成氰胺基 甲酸甲酯，经甲基化后再与二甲胺加成得n 甲氧基碳基n ，n ，n 三甲基胍，然后与异氰 酸环己酯加成得n 科环己基酰胺n ，n 。二甲基脒) - n 甲基氨基甲酸甲酯，最后用甲醇 钠作环合剂环合得环嗪酮。 n h z c n + c s c o 式；h 3 n c n h c 0 2 c h 3 - n c n 一0 0 2 c h 3 ( c h c h 3 ) 2 s 0 4i 3 h 肚c 叩h 。 - - - - - h s c 一一n c h 。 p n 卜o 归删。一鸭 h 3 c n 占h 3 吉h 3 1 0 啪b 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 p 一一。量沪扯l 一一 一，( c 吨 或通过如下反应制得目的物。 1 2 2 2 苯嗪草酮 。 八n 办a 毗 i l 啦i 吼 苯嗪草酮( 商品名：g o l f i x 、b i e t o m i x 、h o m e r 、m a r t e l l 、m m 7 0 、t o r n a d o 。又称： 苯嗪草、苯甲嗪) 是由德国拜尔公司开发的三嗪酮类除草剂【8 1 。化学名称4 氨基4 ，5 二 氢。3 甲基6 苯基1 ，2 ，4 一三嗪5 一酮( 4 一a m i n o - 4 ，5 一d i h y d r o 一3 一m e t h y l - 6 一p h e n y l 一1 ，2 ，4 - t r i a z i n - 5 一 o n e ) 。 n ) - c h 3 n n h 2 苯嗪草酮的纯品为淡黄色无嗅结晶体。熔点1 6 6 9 。溶于水、异丙醇、甲醇、乙 醇、二氯甲烷、环己酮、甲苯。在酸中稳定，在强碱中不稳定。 苯嗪草酮的毒性比环嗪酮高，其大鼠急性经口l d s o l 2 0 0 m g k g 。 苯嗪草酮的主要作用机理也是通过抑制植物的光合作用。杂草的叶片可以吸收苯嗪 草酮，但主要是通过根部吸收，再输送到叶片内，药剂通过抑制光合作用中的希尔反应 而起到杀草的作用。 苯嗪草酮适用于糖用甜菜。其在土壤中的半衰期，根据土壤类型不同而有所差异， 范围为一周到三个月。苯嗪草酮主要用于防除单子叶和双子叶杂草如龙葵、早熟禾、桑 麻、小野芝麻等。苯嗪草酮作播前及播后苗前处理时，若春季干旱、低温、多风，土壤 风蚀严重，整地质量不佳而又无灌溉条件时，都会影响除草效果。苯嗪草酮除草效果不 够稳定。尚需与其他除草剂搭配使用，才能保证防除效果。 苯嗪草酮是以乙酸乙酯、水合肼、苯甲酰氯为起始原料，经如下反应制得目的产物： 新型高效杀虫剂吡蚜酮合成的研究 c h 3 c o o c h 3 + h 2 n n h 2 h 2 0 。- c h 3 c o n h n h 2 烈一d o o o 。o 。 9 甚一c n d 旦一。茹坚l 望一c o o c h s o 参迄一乡季鬟i i。弋。 嗒擘一d 丐：。3 1 2 2 3 嗪草酮 嗪草酮( 商品名：s e n c o r 、l e x o n e 、m i s t r a l 、a x i o m ，又称：赛克、立克除、赛克 津、特丁嚷) 是由美国杜邦公司开发的三嗪酮类除草剂叫3 i 。化学名称4 氨基6 叔丁基 4 ，5 一二氢一3 一甲硫基一l ，2 ，4 一三嗪一5 - 酮( 4 一a m i m o - 6 - t e r t - b u t y l 一4 ，5 d i h y d r o 3 m e t h y l t h i o 1 ，2 ，4 - t d a z i n 5 0 1 1 e ) 。 o i l ( h 3 c ) 3 c 沙k i 4n h 2 j !：f n 、矜s c h 3 嗪草酮的纯品为白色有轻微气味的结晶体，熔点1 2 6 2 c ，沸点1 3 2 2 p a 。可溶于 水、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、甲醇等溶剂。在紫外光下相对稳定，2 0 c 时在稀