烟磺酰胺的合成研究

王文魁，岳瑞宽，陈洪龙，丁永山

（南京红太阳生物化学有限公司，江苏 南京 211300）

烟嘧磺隆，化学名2-（4，6-二甲氧基嘧啶-2-嘧啶基氨基甲酰氨基磺酰）-N，N-二甲基烟酰胺，CAS：111991-09-4，分子式：CHNOS，由日本石原产业株式会社发现，二十世纪80 年代末与美国杜邦公司联合开发的磺酰脲类内吸性除草剂。

烟嘧磺隆可为杂草茎叶和根部吸收，随后在植物体内传导，造成敏感植物生长停滞、茎叶退绿、逐渐枯死，通常20～25 天死亡，但在气温较低的情况下对某些多年生杂草需较长的时间。在芽后4 叶期以前施药药效好，苗大时施药药效下降。该药具有芽前除草活性，但活性较芽后低。

烟磺酰胺即2-磺酰胺-N，N-二甲基烟酰胺，是烟嘧磺隆的重要中间体，许多文献都介绍了其合成方法，但收率较低。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

高效液相色谱仪，岛津；微通道反应器，康宁反应器；WRS-1A熔点仪。

2-氯-3-三氯甲基吡啶，98%，自产；硫氢化钠，56%，国药试剂；升华硫，99.5%，浙江永嘉化学试剂厂；二甲胺，99%，济南金贵林化工有限公司；氯气，常州化学股份有限公司；二氯甲烷，99%，国药试剂；氯仿，99%，国药试剂；二氯乙烷，99%，国药试剂。

1.2 实验步骤

1.2.1 2-氯-N，N-二甲基烟酰胺的合成

50.0 g（0.2 mol）2-氯-3-三氯甲基吡啶、200 g 水投入四口瓶中，通二甲胺气体，至反应液pH=8，加热搅拌，在升温过程中，控制反应液pH 值为7.0～8.5，温度95℃～105℃，中控2-氯-3-三氯甲基吡啶反应40%～50%，改pH=6.5～7.5 继续反应，中控2-氯-3-三氯甲基吡啶反应完全，停止通气，调pH=6，加150 g二氯甲烷分三次萃取，分液，二氯甲烷相脱溶至干，得2-氯-N，N-二甲基烟酰胺，收率90.3%，熔点69℃～72℃。

1.2.2 2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺的合成

16.4 g（0.205 mol）70%硫氢化钠、6.56 g（0.205 mol）硫磺粉、8.2 g（0.205 mol）氢氧化钠、10 g 水加入到四口烧瓶中，搅拌加热至125℃全溶，加入36.9 g（0.2 mol）2-氯-N，N-二甲基烟酰胺，再在123℃～128℃下搅拌反应2 h，冷却至室温，随即加入100 g 水，搅拌滴加浓盐酸调pH=2，于78℃～83℃搅拌反应0.5 h，趁热过滤，滤饼用100 g 78℃～83℃热水淋洗滤饼，合并滤液即得2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺水溶液，定量分析收率95.7%。2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺水溶液浓缩结晶即可得到晶体2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺，熔点214℃～215℃。

1.2.3 2-磺酰胺-N，N-二甲基烟酰胺的合成

在上述2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺水溶液中，加入200 g氯仿，控制温度0℃～5℃，通氯51 g，再反应0.5 h，然后分液，水相用100 g氯仿萃取一次，合并氯仿相，于0℃～5℃减压鼓泡除去多余氯气，再在0℃～5℃通氨至弱碱性（pH=8～9），脱溶，0℃～5℃冷水100 g 洗涤，过滤烘干得2-磺酰胺-N，N-二甲基烟酰胺 44.8 g，收率85.2%，熔点 196℃～198℃。

2 结果与讨论

2.1 2-氯-N，N-二甲基烟酰胺的合成

反应条件见1.2.1，探讨温度对2-氯-N，N-二甲基烟酰胺合成的影响，见表1。

表1 温度的影响

反应条件见1.2.1，探讨pH值对2-氯-N，N-二甲基烟酰胺合成的影响，见表2。

表2 pH的影响

由表1 和表2 可以看出，随着温度升高，转化率随之升高，收率也越高；pH中性时，收率最高。分析原因为吡啶环2位上的氯在酸性或碱性条件比较活泼，易水解或与二甲胺反应。

2.2 2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺的合成

由表3 可以看出，当硫氢化钠稍过量时，2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺的收率较高，分析可能原因是硫氢化钠在潮湿空气中易分解成氢氧化钠、硫化钠和硫化氢，从而减少硫氢化钠的有效用量。

表3 原料配比的影响

2.3 烟磺酰胺的合成

影响烟磺酰胺收率的控制性步骤在于烟磺酰氯（2-磺酰氯-N，N-二甲基烟酰胺）的收率，因为烟磺酰氯易水解。温度、溶剂、反应器等对烟磺酰氯的收率都有影响，温度降低可以减缓烟磺酰氯的水解速度，溶剂具有保护作用，避免烟磺酰氯与水的接触，而反应器是反应时及时传热传质的保证。普通四口瓶是间歇反应，不利于反应热的及时移去，放大效应很大；而微通道反应器是连续反应，具有很好的传热传质效率，反应热可以及时移走，并且反应产物也可及时移走，避免烟磺酰氯与水的长时间接触。微通道反应时把所需氯气溶解在氯仿中，然后分别用泵把氯气氯仿溶液和2-巯基-N，N-二甲基烟酰胺水溶液打入微通道反应器反应。

反应条件：反应条件同1.2.3，分别用普通四口瓶和康宁反应器，见表4。

表4 反应器形式的影响

反应条件：四口瓶内反应，用其他溶剂替换二氯甲烷，其余条件见1.2.3，见表5。

表5 溶剂的影响

反应条件：四口瓶内反应，改变温度，其余条件见1.2.3，见表6。

表6 温度的影响

3 结论

以2-氯-3-三氯甲基吡啶为原料，采用微通道反应器技术优化了烟磺酰胺的合成工艺，使得总收率达到78.6%，探索了温度、投料比、不同反应器等对烟磺酰胺收率的影响，其中影响烟磺酰胺收率的控制性因素包括2-氯-N，N-二甲基烟酰胺合成时的pH 值以及2-磺酰氯-N，N-二甲基吡啶烟酰胺合成时的反应器、溶剂和温度。