2-氯-3-乙磺酰基吡啶合成方法的改进

尹 凯，潘荣根，史银涛，廖怀志

(绍兴上虞银邦化工有限公司，浙江绍兴 312369)

磺酰脲类除草剂是一类超高效除草剂，单位面积用量极低，每公顷仅以克计，生物活性高，除草效果好，对环境十分友好且对敏感植物无药害。同时，磺酰脲类除草剂在土壤中的消失速度比较快，在生物体内不易富集。磺酰脲类除草剂的开发是除草剂进入超高效时代的标志，此类除草剂是化学农药研究最活跃的领域之一。

2-巯基-3-乙磺酰基吡啶是合成磺酰脲类除草剂砜嘧磺隆(rimsulfron)的重要中间体。而关于2-巯基-3-乙磺酰基吡啶的制备，目前比较通用的方法是先合成2-溴-3-乙磺酰基吡啶，再通过巯基化反应制得。然而，随着环保、安全要求的日益提高，2-溴-3-乙磺酰基吡啶制备过程中用到的剧毒溴化氢越来越不符合今后的发展趋势，因此，寻找一条更为绿色的合成路线已经刻不容缓。为此，在对大量文献调研的基础上，笔者采用了2-氯-3-乙磺酰基吡啶作为制备2-巯基-3-乙磺酰基吡啶的主要中间体，并对2-氯-3-乙磺酰基吡啶的合成方法进行了改进。

通过氧化、消去、环合、氯化4步，高效合成了2-氯-3-乙磺酰基吡啶，总收率超过70%，含量96%以上。

1 试验部分

1.1 仪器

高效液相色谱仪(Agilent1260)；气相色谱仪(Agilent 7820A)；旋转蒸发仪(RE-52C型，上海亚荣生化仪器厂)；数字熔点仪(WRS-1A型，上海精密科学仪器有限公司)；循环水式真空泵(SHB-I型，郑州予华仪器厂)。

1.2 试剂

巯基乙腈(98%，公司自制)，复配催化剂(公司自制)；冰醋酸(99%)、钨酸钠(99%)、双氧水(30%)、乙酸乙酯(99%)、1,1,3,3,-四甲氧基丙烷(TMP，98%)、醋酐(99%)、盐酸(31%)、三氯氧磷(99%)，均为试剂级(阿拉丁试剂)。

1.3 试验方法

1.3.1 乙磺酰基乙腈(化合物2)的合成

在1 000 mL四口烧瓶中加入巯基乙腈210 g、冰醋酸20 g、钨酸钠4 g，开启搅拌，控制温度为30～35 ℃，缓慢滴加双氧水500 g，滴完继续保温反应6 h。中控转化率≥99%合格。乙酸乙酯萃取、脱溶，得浅黄色油状液体即为乙磺酰基乙腈262.0 g，含量97%，收率94.8%。

图1 2-氯-3-乙磺酰基吡啶合成路线

1.3.2 2-(乙磺酰基)-5-甲氧基-2,4-戊烯腈(化合物3)的合成

在1 000 mL四口烧瓶中加入醋酐375 kg，复配催化剂3 kg，搅拌升温至80 ℃，滴加1,1,3,3,-四甲氧基丙烷(TMP) 230 kg，蒸出低沸点液体，然后再加入乙磺酰基乙腈150 kg，恒温110～115 ℃反应2 h，不断蒸出低沸点液体，得到棕黄色的2-(乙磺酰基)-5-甲氧基-2,4-戊烯腈207.8 g，含量97.7%，收率91.7%。

1.3.3 2-羟基-3-乙磺酰基吡啶(化合物4)的合成

在1 000 mL四口烧瓶中加入2-(乙磺酰基)-5-甲氧基-2,4-戊烯腈207.8 g，水300 g，搅拌，升温至40 ℃，滴加盐酸40 g，滴完升温至70 ℃保温反应。中控转化率≥98%合格。冷却至10 ℃后抽滤，烘干，得到棕黄色固体187.5 g，含量92%，收率97.0%。

1.3.4 2-氯-3-乙磺酰基吡啶(化合物5)的合成

在1 000 mL四口烧瓶中加入甲苯100 g，2-羟基-3-乙磺酰基吡啶45 g，搅拌，缓慢滴加三氯氧磷60 g，保持温度在40～45 ℃。滴加完后，继续保持温度为40～45 ℃滴加三乙胺22 g，滴加完后，缓慢升温至90～95 ℃反应，中控转化率≥99%为结束。冷却至40 ℃，滴水450 g，静置分层，用75 g甲苯萃取水层，合并甲苯层，减压脱溶，得2-氯-3-乙磺酰基吡啶42.0 g，含量96.2%，收率84.9%。

2 结果与讨论

2.1 氧化反应时间的选择

乙磺酰基乙腈的合成是分阶段进行的，先生成亚砜，然后再生成砜，需要一定的反应时间。为比较保温反应时间对收率的影响，结合试验的气相色谱跟踪，进行了如下试验，具体结果见表1。

由表1可以看出，当保温反应时间少于6 h时，反应没有进行完全，还有一定的亚砜存在，而当保温6 h以上，延长时间对收率和含量没有影响。所以，选择保温反应时间以6 h为佳。

表1 保温时间对反应的影响

2.2 投料比对反应收率的影响

在2-(乙磺酰基)-5-甲氧基-2,4-戊烯腈的合成过程中，以不同反应底物投料比进行了一系列反应，不同反应投料比对收率的影响如表2所示。

表2 投料比对反应收率的影响

从表2可以看出，随着1,1,3,3,-四甲氧基丙烷(TMP)和乙磺酰基乙腈投料比的变化，反应收率也随之变化。由反应可知，TMP首先在醋酐的作用下生成3-甲氧基丙烯醛，然后再同乙磺酰基乙腈反应得到目标产物，因此反应随着摩尔比的增大而进行完全，在摩尔比达到1.25∶1时收率达到最高，为91.7%。此时再增加TMP投料量，反应收率变化不大。因此，此反应最佳投料比为1.25∶1。

2.3 2-氯-3-乙磺酰基吡啶合成的研究

2-氯-3-乙磺酰基吡啶的合成，一开始希望通过2-(乙磺酰基)-5-甲氧基-2,4-戊烯腈与HCl直接反应制得，然而收率并不高，只有60%左右，与文献收率比较接近，而且含量不高。所以，最终设计了新的合成方法，即先合成2-羟基-3-乙磺酰基乙腈，再氯化制得2-氯-3-乙磺酰基乙腈，这样2步总收率82%，远高于一步合成法。另外，在合成过程中，制得的2-羟基-3-乙磺酰基乙腈含量虽只有92%，但杂峰恰恰却是目标产物2-氯-3-乙磺酰基乙腈，这是因为在环合过程中存在一定量的盐酸，有少量目标物生成。

3 结 论

本合成方法以巯基乙腈为起始原料，在文献基础上经过优化改进，经4步反应成功合成了砜嘧磺隆的重要中间体2-氯-3-乙磺酰基乙腈，总收率高达70%。本法与其他文献报道的方法相比具有如下优点：⑴ 所用原料价廉易得，均为常规化工原料，来源广泛，价格便宜；⑵ 操作简便易行，本法所有的反应步骤都是工业上较为成熟的单元反应，反应条件较温和，易于实现工业化；⑶ 本法所用原料及反应副产物毒性较小，对环境较安全，是绿色化的新工艺。

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