呋虫胺的合成

刘补娥

(江苏扬农化工集团有限公司 ， 江苏 扬州　225009)



呋虫胺的合成

刘补娥

(江苏扬农化工集团有限公司 ， 江苏 扬州225009)

摘要：对呋虫胺的合成路线进行了综述，并对其最佳合成工艺进行了研究。以3-氯丙腈和环氧乙烷为原料，制备3-胺基甲基四氢呋喃，再与O-甲基-N-硝基异脲进行缩合，胺化制备目标产物，总收率达到43%，为呋虫胺的合成提供了一种新的合成方法。

关键词：新型烟碱类杀虫剂 ； 3-胺基甲基四氢呋喃 ； 呋虫胺 ； 合成

0前言

呋虫胺是烟碱类杀虫剂中唯一不含氯原子和芳环的，被称之为第三代烟碱类杀虫剂，具有超高效、广谱、用量少、毒性低(制剂微毒级)、药效持久、对作物无药害、使用安全等优点。鉴于呋虫胺良好的市场与应用前景，该农药有望成为世界性的大型农药。

目前现有的文献报道合成工艺主要有以下几种[1]：①3-四氢呋喃甲基对甲苯磺酸酯法[2]；②3-四氢呋喃甲基三氟甲基磺酸酯法[3]；③S-甲基-N-硝基-N′-邻苯二甲酰异硫脲法[4-6]；④S-甲基-N-硝基-N′-甲基异硫脲法[7]；⑤O-甲基-N-硝基异脲法[8]。方法①收率68.35%(以3-羟甲基四氢呋喃计)，该方法相对收率较低；方法②收率39.4%(以3-羟甲基四氢呋喃计)，由于三氟甲磺酸酐价格较贵，用量大，无法工业化生产；方法③收率56.2%(以3-胺基甲基四氢呋喃计)，由于反应会放出甲硫醇气体，环境污染大，也无法实现工业化生产；方法④收率36.36%(以3-胺基甲基四氢呋喃计)，由于收率太低，无法工业化生产；方法⑤收率77.4% (以3-胺基甲基四氢呋喃计)。

对比几种工艺路线的优缺点，考虑到工业生产中原料来源、成本优势、经济效益、三废情况等方面综合评价后，选用第五种合成路线，即O-甲基-N-硝基异脲法在相关文献的基础上进行工艺改进，从而使其具有较高的收率。本文采用3-氯丙腈和环氧乙烷为原料，制备3-胺基甲基四氢呋喃，再与O-甲基-N-硝基异脲进行缩合，胺化制备目标产物。该工艺具备反应步骤少、原料易得、三废少、收率高等优点。

1实验部分

1.1　仪器及试剂

岛津FTIR-8400S 红外光谱测定仪；Bruker Advance 600核磁共振仪；GF-254薄层色谱板；岛津LC-20AT液相色谱仪；所用试剂及原料均为分析纯、未经提纯。主要试剂：3-氯丙腈、四氢呋喃、二异丙胺、正丁基锂、环氧乙烷、乙醚、氯化铵、氢化铝锂、氢氧化钠、盐酸、O-甲基-N-硝基异脲、氯仿、甲胺水溶液、硫酸镁、乙酸乙酯、甲醇。

1.2　实验过程

1.2.13-胺基甲基四氢呋喃的合成[9]

催化剂二异丙基氨基锂的制备：在四口瓶中分别加入1 200 g THF，111.3 g(1.1 mol)二异丙胺，用氮气吹扫反应体系后，降温至0 ℃，向反应瓶内缓慢滴加420 mL(1.05 mol)2.5 mol/L正丁基锂的正己烷溶液，混合体系搅拌15 min后降温至-78 ℃。

催化剂制备好后向釜中加入89.5 g(1 mol)3-氯丙腈，反应体系搅拌20 min，缓慢滴入160 g(3.64 mol)环氧乙烷，反应液继续在-78 ℃搅拌反应1 h，然后升至室温，搅拌反应1.5 h，用饱和的氯化铵淬灭反应并用乙醚进行萃取，合并有机层，用水和饱和氯化钠溶液洗涤，并用无水硫酸钠进行干燥，负压抽滤，蒸除乙醚后，可得到无色透明液体106.8 g(0.8 mol)，收率80%。

在装有电动搅拌器、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入66.75 g(0.5 mol)2-氯甲基-4-羟基-丁腈，搅拌下加热至50~60 ℃，缓慢滴加10%的NaOH溶液200 g(0.5 mol)，约1 h加完，在60 ℃下继续反应1 h，静置分层，分离出NaCl水溶液，得粗产物，常压蒸馏提纯得3-腈基四氢呋喃40.5 g，收率83.5%。

在500 mL干燥的四口烧瓶中，加入76 g(2 mol)氢化铝锂和76 mL无水乙醚，加热至回流，然后滴入97 g(1 mol)3-腈基四氢呋喃与200 mL乙醚组成的混合液，滴加完后继续回流反应完全(TLC跟踪)，冷却，将反应液小心倾入2 L含冰的20%的氢氧化钠溶液中，搅拌均匀，滤去不溶物，减压浓缩滤液，静置，过滤得白色固体粗产品，氯仿重结晶，烘干后得目标产品86.05 g，含量为99.6%，收率为84.86%。

1.2.2呋虫胺的合成

在四口瓶中投入62.7 g(0.62 mol)3-胺基甲基四氢呋喃，200 g去离子水进行搅拌，在冰浴下滴加62.86 g 36%的盐酸(0.62 mol)，加入完之后，依次加入74.1 g(0.62 mol)的O-甲基-N-硝基异脲、0.1 mol/L的稀盐酸250.5 g(0.025 mol)，使得反应体系的pH值为7，室温反应18 h，反应结束后，用400 g氯仿进行萃取，用无水硫酸镁进行干燥，负压脱溶，烘干得到107.05 g(0.525 mol)白色结晶产物，收率84.68%，熔点62.4～63.3 ℃。

在装有回流管、温度计、滴液漏斗的四口瓶中加入100 g(0.493 mol)1-甲氧基-2-硝基-3-(四氢-3-呋喃甲基)胍、300 g去离子水，进行搅拌，在冰浴下缓慢滴加76.1 g(0.98 mol)40%的甲胺水溶液，滴加完毕，室温搅拌反应3 h，反应结束后，用稀盐酸调节体系pH值为6～7，然后用300 g氯仿进行萃取分离，无水硫酸镁干燥，负压脱溶，所得粗品用混合溶剂乙酸乙酯∶甲醇为50∶1(体积比)进行重结晶，烘干得到90.6 g(0.448 mol)白色结晶产物，收率90.87%，熔点99.8～101 ℃。

1H-NMR(600 MHz，CDCl3)δ(ppm)：1.64~1.69(1H, m)，2.09~2.15(1H,m)，2.59~2.63(1H,m)，2.95(3H，d，J=5.4 Hz)，3.34(2H，s)，3.64~3.77(3H,m)，3.90~3.94(1H,m)。

2结果与讨论

2.1　3-胺基甲基四氢呋喃的合成过程

传统的方法以丙二酸二乙酯、氯乙酸乙酯为起始原料，制备3-羟甲基四氢呋喃，与对甲苯磺酰氯合成3-羟甲基四氢呋喃对甲苯磺酸酯，所生成的产物再与邻苯二甲酰亚胺钾盐经Gabriel法制备中间体，经碱性条件下水解得到3-胺基甲基四氢呋喃，反应步骤多，反应收率较低，只有19.6%。采用3-氯丙腈和环氧乙烷为原料，制备3-胺基甲基四氢呋喃，反应步骤少、过程中产生的三废少、收率高达到56%以上。

2.2　呋虫胺的合成

采用O-甲基-N-硝基异脲制备呋虫胺，反应只需两步，反应过程中产生的三废少，操作简便，有较高的收率。冰浴条件下得到白色粉末状中间体O-甲基-N-硝基-N′-(3-四氢呋喃甲基)异脲，产率为85%，中间体无需提纯，可直接与甲胺溶液反应，得到目标产物，收率为91%，两步收率达到77%。

3结论

采用3-氯丙腈和环氧乙烷为原料，制备3-胺基甲基四氢呋喃，从而为中间体3-胺基甲基四氢呋喃的合成提供了一种新的思路。对呋虫胺的合成工艺路线进行分析比较，考虑到工业生产中原料来源、成本优势及三废情况，选用合适的合成路线，并在相关文献的基础上进行工艺改进，从而使其具有较高的收率，总收率达到43%，为呋虫胺提供了一种新的合成方法。

参考文献：

[1]戴炜锷,蒋富国.第三代烟碱类杀虫剂呋虫胺的合成.现代农药,2008,7(6):12-14.

[2]程志明.烟碱类杀虫剂的工业化合成方法[C].中国化工学会农药专业委员会第十三届年会论文集,665-669.

[3]河原·信行,直井·敦子,白石·史郎.殺虫组成物:JP，8217606[P].1996-08-27.

[4]Wakita K,Kinoshita K,YaSui N,et al.Synthesis and structure-activity relationships of dinotefuran derivatives:modification in the nitroguanidine part[J].Pestic Sci,2004,29(4):348-355.

[5]KandoY,Uneme H,Minamida I.Synthetic intermediates for the preparation of N,N′-disubstituted Isothiourea derivatives and ncyclic(methyl)-N′-disubstituted isothiourea derivatives：US，6160126[P].2000-12-12.

[6]Uneme H,Konobe M,Ishizuka H,et al.Process for producing guanidine derivatives,intermediates therefore and their production：WO，9700867[P].1997-01-09.

[7]小高·建次,木下·勝敏,脇田·健夫.殺虫性 テトラヒドロフラン 誘導体：JP，7l73l57[P].1995-07-11 .

[8]小泉·文明,松野·裕泉,新井·清司.殺虫活性な有すゐテトラヒドロフラニル誘導体新规製造中间体な提供すゐ：JP，2000095748[P].2000-04-04.

[9]T R Hoye,J T North,L J Yao.A total synthesis of (+)-xestospongin a/(+)-araguspongine D[J].J Am Chem Soc,1994,116(6):2617-2618.

惠生工程荣获国家优质工程金质奖

近日，由惠生工程提供总承包服务的中石油独山子石化分公司改扩建炼油及新建乙烯工程荣获2014-2015年度国家优质工程金质奖。

在此工程中，惠生工程负责乙烯裂解炉、全密度聚乙烯和丁苯橡胶三个装置的总承包工作。该项目从2006年6月陆续开工，到2009年6月15日中交，期间历经3个冬休期共约12个月，圆满实现高标准中交和化工投料关键节点，完成了工程建设目标并实现一次开车成功。

此外，惠生工程对群组工程项目采用矩阵管理模式，充分采用信息化手段，包括开发应用项目管理平台、在大型集群式项目上应用MARIAN 材料控制软件、使用完善的文档信息管理及资源

共享系统等，在项目管理与技术方面积极创新，在质量安全、进度与成本不同维度均达成既定目标。

惠生工程凭借该项目曾陆续获得了上海建设工程金属结构“金钢奖”、中国建筑钢结构“金奖”(国家优质工程)、中国建筑业协会和11家行业建设协会联合评选的“新中国成立60周年百项经典暨精品工程”等荣誉。

国家优质工程奖是我国工程建设质量方面设立最早、规格最高的国家级荣誉奖励，已成为工程建设行业的重要标杆和示范。在此次的创建国家优质工程总结表彰大会上，共有225个项目获国家优质工程奖，其中金质奖8个。

Synthesis of dinotefuran

LIU Bu’e

(Jiangsu Yangnong Chemical Industy Corporation Limited , Yangzhou225009 , China)

Abstract:Synthetic routes of dinotefuran are reviewed and the synthesis process of dinotefuran is studied.The 3-amino-methyl tetrahydrofuran is prepared using 3-chloropropyl nitrile and ethylene oxide as raw materials,which further reacted with O-methyl-N-nitroisourea to afford dinotefuran in yield of 43%.The result provides a novel approach for synthesis of dinotefuran.

Key words:new neonicotinoids insecticides ； 3-aminmethytetrahydrofuran ； dinotefuran ； synthesis

作者简介：刘补娥(1977-)，女，工程师，从事有机合成工作，电话：13815800583。

收稿日期：2015-10-18

中图分类号：TQ453.2

文献标识码：A

文章编号：1003-3467(2015)12-0025-03