氯草敏的合成
2021-07-02高铁山苏祥郁
彭 军，高铁山，苏祥郁
(广东广康生化科技股份有限公司， 广东 清远 513052)
氯草敏是一种选择性内吸传导型除草剂，喷洒药剂后能迅速被植物根吸收并转送到植物各个部分，被杂草幼芽及根系吸收，输导到茎、叶，使杂草死亡，阔叶杂草3-4叶期前对氯草敏最敏感，对甜菜等耐药性作物无害，对甜菜十分安全，可控制甜菜，西红柿、黄瓜、胡萝卜、甘蓝田一年生阔叶杂草，具有广阔的应用前景和市场前景。根据文献报道：合成氯草敏的工艺路线有两条，合成路线一[1-3]是以4,5-二氯哒嗪-3(2H)-酮、乙酸铅、氯化锌等为原料、经催化反应得到1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮，然后再与氨进行取代反应合成氯草敏，见图1。合成路线二[4-6]是以粘氯酸、苯肼等为原料，经合环反应得到1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮，然后再与氨进行取代反应合成氯草敏，见图2。路线一中要用到重金属，且反应收率较低；路线二工艺操作相对简单，收率较高。两条工艺路线都是两步反应，并且第二步反应都需要在加压条件下进行，对安全设计方面有更大要求，综合比较，本文选择常压条件下，采用路线二合成氯草敏。
图1 合成路线一
图2 合成路线二
1 实 验
1.1 实验试剂
粘氯酸(试剂)；苯肼；盐酸；二甲基亚砜；对甲苯磺酸钠；尿素；二氯乙烷(均为工业品)。
1.2 实验仪器
Agilent 1260高效液相色谱仪；GCMS-QP2020 NX单四极杆型气相色谱质谱联用仪；WRS-1B数字熔点仪；DHG9070A恒温鼓风干燥机；TX3202L电子天平；HH-1数显恒温水浴锅；DLSB-10/40低温冷却液循环泵；JJ-1精密增力电动搅拌器；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器。
1.3 实验方法
1.3.1 1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮的合成
装好带搅拌的500 mL的四口瓶，称取42.3 g(0.25 mol)粘氯酸、273.8 g(0.75 mol)浓度为10%盐酸，投入到四口瓶中，升温到70 ℃，滴加27.1 g(0.25 mol)苯肼，滴加时间控制在3 h，滴加完毕后加热升温至80 ℃，保温反应2 h，取样中控检测原料反应完后降温到10 ℃以下过滤水洗和烘干，得到58.4 g浅黄色的二氯哒嗪酮晶体，熔点：162.8 ℃(与报道值162～164 ℃相近)，GCMS: m/z: 240，含量98%，收率95%。
1.3.2 氯草敏的合成
称取58.4 g(0.24 mol)1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮，15.5 g(0.08 mol)对甲苯磺酸钠、140 g(1.8 mol)二甲基亚砜加入1000 mL的四口瓶，加热使反应温度到170 ℃，43.2 g(0.72 mol)尿素分多次加入反应瓶中，加完后搅拌保温反应12 h，取样中控检测原料1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮小于0.5%。反应完成 后，将反应体系降至80 ℃，并加160 g(1.62 mol)二氯乙烷、然后再滴加350 g水，滴加完毕后继续降温使体系温度降至20 ℃以下，过滤、水洗、烘干，得到40.5 g氯草敏产品，熔点：203.2 ℃(与报道值204～206 ℃相近)，GCMS: m/z: 221，含量96%，含量96.2%，总收率70.1%。
1.4 分析方法
图3 1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮色谱图
图4 氯草敏的色谱图
液相色谱法，Agilent 1260，色谱柱：C18,5 μm，250*4.6 mm，流动相：甲醇:水=60:40(v:v)，柱温：25 ℃，检测波长：254 nm，进样体积：5 μL，流速：1.0 mL/min。
2 结果与讨论
2.1 反应温度的选择
按照1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮的合成方法，其它条件不变的情况下，考察不同反应温度条件下的反应情况，反应过程中控的结果如图5所示。
图5 不同反应度温条件下的转化率
从图5中可以看出，当温度达到80 ℃时，反应的转化率超过98%，已经取得很好的反应效果，再提高反应温度，转化率基本没有变化，因此确定该步反应的较佳反应温度为80 ℃。
2.2 尿素的用量选择
按照氯草敏的合成方法，其它条件不变的情况下，考察尿素与1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮的物质的量配比对反应的影响，反应过程中控的结果如图6所示。
图6 不同配比条件下的转化率
从图6中可以看出，当物料配比(n尿素: n1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮)达到3:1时，反应的转化率超过98%以上，再增加配比时，转化率基本没变，因此确定该步反应时尿素与1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮的较佳配比为3:1。
2.3 稳定性实验
从粘氯酸、苯肼、尿素等为原料，按照稳定的工艺条件，合成了五批次氯草敏产品， 其实验结果如表1所示。
由表1中实验数据可以看出，所得到的氯草敏产品含量大于98%，总收率达到70%。
表1 合成五批次氯草敏产品的实验结果
3 结 论
研究了以粘氯酸、苯肼等原料，经合环反应得到1-苯基-4,5-二氯-6-哒嗪酮、其再与尿素在常压下取代反应合成氯草敏。该合成工艺条件稳定，产品转化率较高，所得氯草敏产品含量大于96%，总收率达到70%。该合成工艺条件具有原料易得、反应条件可控、操作方便等特点，适合工业化生产。
