杀虫剂Oxazosulfyl 合成方法综述

2019-03-27许新华

安徽化工 2019年6期

许新华

(宁波浙铁江宁化工有限公司，浙江宁波315207)

Oxazosulfyl 是日本住友化学株式会社开发的新型杀虫剂,开发代号S-1587，商品名为ALLESTM。该品种是含乙磺酰基吡啶结构的新型苯并噁唑类杀虫剂，主要应用于防控水稻病虫害，是住友化学株式会社研发管道新农化项目B2020 的产品之一。该项目有望2020 年面世，具有接近9 亿美元的市场价值潜力。

1 Oxazosulfyl 的基本性质

Oxazosulfyl 分子式：C15H11F3N2O9S2，相对分子质量：420.38，CAS 号:1616678-32-0，化学名称:2-[3- (乙基磺酰基) -2-吡啶基]-5-[ (三氟甲基) 磺酰基]苯并噁唑，英文名：{2-[3- (ethylsulfonyl) -2-pyridinyl]-5-[ (trifluoromethyl) sulfonyl]benzoxazole}[2,4]。属于苯并噁唑类杀虫剂，分子中含有磺酰基吡啶片段[1,5]。首次的专利申请是日本住友化学株式会社在2013-12-26 日申请的[8]，专利号是WO2014104407AI，目前暂没有中国专利。

Oxazosulfyl 化学结构式如图1。

2 工艺路线

文献报道Oxazosulfyl 的合成路线[6-16]主要有以下三种：

路线1：以3-乙硫基吡啶-2-甲酸为原料，直接与2-氨基-4-三氟甲硫基苯酚进行缩合反应，得到酰胺中间体，该中间体在DMEAD 和三苯基膦作用下环合，得到苯并噁唑环，再经过两步氧化，得到目标产物，见图2。

图2 路线1

路线2：以3-乙磺酰基吡啶-2-甲酸为原料，经过氯化亚砜氯化得到其酰氯中间体，然后与中间体2-氨基-4-三氟甲磺酰基苯酚酰化反应获得酰化产物，再在对甲苯磺酸的作用下环合，得到目标产物，见图3。

图3 路线2

图4 路线3

图5 中间体2-氨基-4-三氟甲硫基/三氟甲磺酰基苯酚的合成

图6 中间体3-乙硫基/乙磺酰基吡啶-2-甲酸的合成

路线3：以3-氯吡啶-2-甲醛为原料，经乙磺酰基化反应得到3-乙磺酰基吡啶-2-甲醛中间体，再与2-氨基-4-三氟甲磺酰基苯酚中间体直接环合得到目标产物，见图4。

由于路线3 中3-氯吡啶-2-甲醛原料价格贵，不易获得且较难合成，并且环合条件苛刻，污染较严重，因而更倾向于路线1 和路线2，虽然步骤较多，但原料简单易得，整个反应也便于操作，收率较高，其中路线1 和路线2 涉及到的关键中间体的合成路线如图5、图6。

3 合成方法

3.1 中间体2-氨基-4-三氟甲磺酰基苯酚的合成

将4-三氟甲硫基苯酚10.0 g、钨酸钠0.86 g、35% 过氧化氢水溶液4.99 g 混合物升温到70℃搅拌30 min；之后补加35% 过氧化氢水溶液5.0 g，升温到80℃反应1 h；继续补加35% 过氧化氢水溶液2.0 g，在80℃下反应3 h；最后再补加35% 过氧化氢水溶液1.0 g，继续80℃下反应3 h。冷却到室温，加入亚硫酸钠水溶液，析出固体并过滤。固体在减压干燥下得到4-三氟甲磺酰基苯酚10.81 g。

1H-NMR (CDCl3) δ: 7.95-7.91 (2H, m) , 7.08-7.04 (2H,m) ,6.31 (1H,s) .

将4-三氟甲磺酰基苯酚5.0 g 溶于20 mL 醋酸溶液中，升温到50℃，在50℃下缓慢滴加65% 的硝酸1.9 mL，保温反应9 h，再升温到60℃反应2 h。然后在60℃左右缓慢滴加65% 硝酸1.26 mL，保持60℃反应1 h，再升温到70℃反应8 h。冷却到室温，缓慢向体系中加入冰水，析出固体，过滤收集固体。用水淋洗固体，减压干燥，得到2-硝基-4-三氟甲磺酰基苯酚4.98 g。

1H-NMR (CDCl3) δ: 11.22 (1H, s) , 8.85 (1H, d) , 8.18 (1H,dd) ,7.47 (1H,d) .

将2-硝基-4-三氟甲磺酰基苯酚4.5g、5% 的Pd/C 1.37 g、醋酸0.05 mL 溶于45.6 mL 的乙醇溶剂中，在氢气条件下，加热到40℃反应9 h。反应结束，冷却到室温，过滤收集滤液。滤液减压蒸除溶剂后，用甲苯溶剂洗涤固体，固体干燥后得到2-氨基-4-三氟甲磺酰基苯酚3.78 g。

1H-NMR (DMSO-d6) δ:11.11 (1H,brs) ,7.25-7.14 (2H,m) ,6.98-6.93 (1H,m) ,5.38 (2H,brs) .

3.2 中间体3-乙磺酰基吡啶-2-甲酸的合成

将3-氯-2-氰基吡啶1.39 g、乙硫醇0.9 mL 溶于10 mL DMF 溶剂中，用冰水浴冷却，然后缓慢加入60% 的氢化钠0.52 g，恢复到室温搅拌反应1 h。反应结束，加入水猝灭反应，用乙酸乙酯萃取混合物。有机相用饱和碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。减压浓缩后柱层析得到3-乙硫基-2-氰基吡啶1.52 g。

1H-NMR (CDCl3) δ:8.49 (1H,dd) ,7.75 (1H,dd) ,7.43 (1H,dd) ,3.06 (2H,q) ,1.38 (3H,t) .

将15 mL 浓硫酸和5 mL 水混合，然后加入3-乙硫基-2-氰基吡啶1.4 g，混合物升温到130℃反应2 h。反应结束，冷却到室温，加入KOH 水溶液至碱性，并用乙酸乙酯萃取。向水相中加入浓盐酸，调pH 到酸性，并用氯仿溶剂萃取，收集有机相，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩后得到3-乙硫基吡啶-2-甲酸1.15 g。

1H-NMR (CDCl3) δ:8.31 (1H,d) , 7.75 (1H, dd) , 7.49 (1H,dd) ,2.97 (2H,q) ,1.44 (3H,t) .

将3-乙硫基吡啶-2-甲酸1.0 g 溶于30 mL 氯仿溶剂中，冰水浴冷却，然后缓慢加入m-CPBA（含量65% 以上）2.7 g，恢复室温搅拌反应6 h，然后加入10% 的亚硫酸钠水溶液猝灭反应，混合物用氯仿萃取。有机相用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，减压浓缩后柱层析得到3-乙磺酰基吡啶-2-甲酸0.88 g。

1H-NMR (CDCl3) δ:8.31 (1H,d) , 7.75 (1H, dd) , 7.49 (1H,dd) ,2.97 (2H,q) ,1.44 (3H,t) .

3.3 路线1 的合成方法

将3-乙硫基吡啶-2-甲酸0.87 g、2-氨基-4-三氟甲硫基苯酚1.0 g、EDCI（碳二亚胺盐酸盐）1.10 g 溶于10 mL 氯仿溶剂中，混合均匀，在常温下搅拌30 min，然后向反应体系中加入水，用乙酸乙酯萃取。有机相用饱和碳酸氢钠、饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，减压浓缩后柱层析得到3-乙硫基-N- (2-羟基-5-三氟甲硫基苯基) -2-吡啶酰胺1.32 g。

1H-NMR (CDCl3) δ: 10.40 (1H, brs) , 9.63 (1H, s) ,8.36 (1H,dd) ,7.75 (1H,dd) ,7.53 (1H,d) ,7.45 (1H,dd) ,7.41 (1H,dd) ,7.08 (1H,d) ,2.97 (2H,q) ,1.44 (3H,t) .

将3-乙硫基-N- (2-羟基-5-三氟甲硫基苯基) -2- 吡啶酰胺1.23 g、DMEAD（2- 甲氧基偶氮二羧酸酯）1.28 g、三苯基膦1.39 g 溶于30 mL THF 溶剂中，在常温下搅拌反应1 h，再升温到50℃反应1 h。冷却到室温后，减压浓缩出溶剂后，加入水，并用乙酸乙酯萃取。有机相用饱和碳酸氢钠、盐水洗涤，无水硫酸镁干燥。减压浓缩后柱层析得到2- [3-乙硫基-2-吡啶基]-5-三氟甲硫基苯并噁唑1.21 g。

1H-NMR (CDCl3) δ: 8.59 (1H, dd) , 8.27 (1H, s) , 7.78 (1H, dd) , 7.75-7.69 (2H, m) , 7.42 (1H, dd) , 3.07 (2H, q) ,1.47 (3H,t) .

将2- [3-乙硫基-2-吡啶基]-5-三氟甲硫基苯并噁唑1.06 g 溶于30 mL 氯仿溶剂中，冰水浴冷却，然后缓慢加入m-CPBA（含量65% 以上）1.47 g，然后恢复室温搅拌反应6 h，再加入10% 的亚硫酸钠水溶液猝灭反应，混合物用氯仿萃取。有机相用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，减压浓缩后柱层析得到2-[3- (乙基磺酰基) -2-吡啶基]-5-三氟甲硫基苯并噁唑0.87 g。

1H-NMR (CDCl3) δ: 9.03 (1H, dd) , 8.60 (1H, dd) ,8.19 (1H,dd) ,7.80-7.71 (3H,m) ,4.02 (2H,q) ,1.43 (3H,t) .

2-[3- (乙基磺酰基) -2-吡啶基]-5-三氟甲硫基苯并噁唑0.35 g 溶于8 mL 氯仿溶剂中，冰水浴冷却，缓慢加入m-CPBA（含量65% 以上）0.43 g，然后升温到40℃搅拌反应6 h，加入10% 的亚硫酸钠水溶液猝灭反应，混合物用氯仿萃取。有机相用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，减压浓缩除去溶剂。向残余物中加入4 mL 乙腈、30 mg 钨酸钠、30% 的过氧化氢溶液4 mL，混合物升温到80℃反应6 h。冷却到室温后，向体系中加入水，析出沉淀，过滤收集固体。固体用10% 亚硫酸钠溶液溶解，并用乙酸乙酯萃取，有机相用饱和碳酸氢钠溶液和盐水洗涤，无水硫酸镁干燥。减压浓缩后柱层析得到2-[3- (乙基磺酰基) -2-吡啶基]-5-[ (三氟甲基) 磺酰基]苯并噁唑0.35 g。

1H-NMR (CDCl3) δ: 9.05 (1H, dd) , 8.61 (1H, dd) ,8.59 (1H, dd) , 8.17 (1H, dd) , 7.96 (1H, d) , 7.80 (1H, dd) ,3.98 (2H,q) ,1.45 (3H,t) .

3.4 路线2 的合成方法

将3-乙磺酰基吡啶-2-甲酸1.0 g、甲苯12 mL、DMF 0.1 mL 混合后升温到60℃，缓慢逐滴滴加氯化亚砜0.8 mL，然后在60℃下反应4 h，然后冷却到室温，减压浓缩后加入5 mL THF 溶解，然后将2-氨基-4-三氟甲磺酰基苯酚0.6 g 溶解在5 mL THF 溶剂中。将后者溶液缓慢滴加到前者溶液中，保持温度在20℃～25℃之间。滴加结束，常温下搅拌2 h，然后减压除去溶剂，抽滤得到固体，干燥后得到3-乙磺酰基-N- (2-羟基-5-三氟甲磺酰基苯基) -2-吡啶酰胺1.09 g。

1H-NMR (DMSO-d6) δ: 12.35 (1H, brs) , 10.44 (1H,s) ,8.96 (1H,dd) ,8.85 (1H,d) ,8.44 (1H,dd) ,7.87 (1H,dd) ,7.81 (1H,dd) ,7.31 (1H,d) ,3.68 (2H,q) ,1.19 (3H,t) .

将3-乙磺酰基-N- (2-羟基-5-三氟甲磺酰基苯基) -2-吡啶酰胺0.6 g、一水的对甲苯磺酸0.52 g、氯苯溶剂7.23 g 混合后升温回流17 h，反应结束冷却到室温，加水猝灭，用40 mL 乙酸乙酯萃取。有机相用水洗2次，再用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，无水硫酸镁干燥。减压浓缩后柱层析得到2- [3- (乙基磺酰基) -2-吡啶基]-5-[ (三氟甲基) 磺酰基]苯并噁唑0.35 g。