环唑醇卡宾反应条件优化

树 浩

（江苏剑牌农化股份有限公司，江苏 盐城 224700）

1 前言

环唑醇（Cyproconazole，CCZ）是瑞士山道士公司（Sandoz AG）开发的三唑类杀菌剂，是麦角甾醇脱甲基化抑制剂，具有预防和治疗的作用，对禾谷类作物、咖啡、甜菜、果树和葡萄上的白粉菌属、锈菌目、孢霉菌属、喙孢属、壳针孢属、黑星菌属病菌均有效，可防治谷类和咖啡锈病，谷类、果树和葡萄白粉病，花生、甜菜叶斑病，苹果黑星病和花生白腐病，还可以与其它杀菌剂混用。环唑醇 1989 年在法国首先作为麦类叶面喷施的杀菌剂推出，后来作为种子处理剂，广泛用于西欧、美国的冬麦和棉花的种子处理。[1-2]

卡宾（Carbene）反应，又称碳宾、碳烯。通常由含有容易离去基团的分子消去一个中性分子而形成。一般以R2C：表示，与碳自由基一样，指碳原子上只有两个价键连有基团，还剩两个未成键电子的高活性中间体，属于不带电荷的中性活泼中间体。卡宾是H2C：和它的取代衍生物的通称。卡宾的寿命远低于1 秒，只能在低温下捕集，在晶格中加以分离和观察。它的存在已被大量实验所证明。卡宾在有机合成中有广泛的应用，主要用于增长碳链，制取小环烷烃，制取多环。

环丙唑醇的重要中间体环酮—1-（4-氯苯基）-2-环丙基丙酮是由1-（4-氯苯基）-2-环丙基丙-1-醇氧化得来的，而化合物1-（4-氯苯基）-2-环丙基丙-1-醇是由1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷反应得来。所以本文重点研究了1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷的反应。通过条件筛选，选择最优合成条件，气相收率可达94%。[3]

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

仪器：气象色谱仪（日本岛津公司）；DF-101S 恒温加热磁力搅拌器（河南予华仪器公司）；S212 机械搅拌器（河南予华仪器公司）；搅拌棒，四口烧瓶，温度计，恒压滴液漏斗，回流管，瓶塞，烧杯等。

试剂：1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇（自主合成），锌粉（工业级，98%，800 目），氯化亚铜（试剂级，98%），乙二醇二甲醚（工业级，99%），二溴甲烷（试剂级，98%），十二烷基苯磺酸（工业级，98%），盐酸36%（试剂级），碳酸氢钠(试剂级，99%)，甲苯（试剂级，99%），醋酸（试剂级，99%），红铝（试剂级，99%），乙酰氯（试剂级，99%），对甲苯磺酸（试剂级，99%）。[4-5]

2.2 实验步骤

（如图1）在1L 四口瓶中加入60g 甲苯、96g 锌粉、2.5g氯化亚铜和100g 乙二醇二甲醚，升温回流15min，滴加4g SDBA 与80g 乙二醇二甲醚混合溶液回流15min，之后再加入1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇92g 回流，45分钟左右加入160g 二溴甲烷，之后加入2g 氯化亚铜，在回流下保温10～20 分钟。[6]

保温结束后，降温到0℃加入15%盐酸水溶液400g，再加水此时PH 在2 左右，搅拌30min，保持PH 不变，过滤，滤饼重2g 左右；分层，水层保留待用，物料层加入水200g，在加入乙二醇二甲醚200g，搅拌分层，在用3%碳酸氢钠调PH 至5 左右，分层后，物料层加入水150ml，搅拌分层30 分钟，去水层。第一次水层，用50ml 每次的甲苯提取两次，分层，加入乙二醇二甲醚50g 再按上面步骤水洗，合并有机层；常压蒸馏至90℃，降温后，减压至-0.095Mpa蒸馏，当温度至85℃时，得到1-（4-氯苯基）-2-环丙基丙-1-醇。[7]

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 温度对反应的影响（保温时间与温度对反应含量的关系）

通过控制其他反应条件都相同的的前提下，改变反应温度，获得了一系列实验数据（图2），最终通过不同温度下收率分析，60℃ 保温时，原料基本不反应，没有产物生成。而且同一温度下，保温时间越长，收率越低。可能随着时间延长，其他未知副反应较多，所得产物颜色比较深，收率明显下降。通过数据比较，最佳反应温度为90℃，保温1 小时以内反应最好，气相含量达到92%。而继续将温度升高至110℃，随着保温时间的推移，气相含量从87%逐渐下降，3 小时候气相含量降至73%，通过对比得出结论反应温度90℃，保温1 小时最佳。[8]

图2 不同温度下收率情况

2.3.2 催化剂对反应影响

在90℃下，更换反应中的催化剂，获得了一系列实验数据（见图3）。

图3 不同催化剂下收率情况

目前已尝试的催化剂有醋酸、红铝、乙酰氯、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸。通过图中数据对比，不加催化剂时，反应气相收率为88%。而加了催化剂醋酸、红铝、乙酰氯、对甲苯磺酸时，收率反而降低。只有添加十二烷基苯磺酸的反应收率较高，气相收率达到了92%。所以我们选择的最佳催化剂是十二烷基苯磺酸。

2.3.3 二溴甲烷与锌粉同比例变化对含量影响

通过对比实验数据可以发现，当二溴甲烷、锌粉为1eq时，气相收率最低只有56%，而且原料还有40%未反应，随着将而溴甲烷与锌粉的用量逐渐提高，气相收率明显升高，未反应原料也显著降低，当二溴甲烷、锌粉为2.5eq 时，气相收率为91%，原料只剩0.5%未反应。二溴甲烷、锌粉投料量再提升3eq 时，收率变化不明显。所以最经济的用量为二溴甲烷、锌粉的最佳当量为2.5（见表1）。[9]

表1 不同二溴甲烷、锌粉用量下的收率情况

2.3.4 氯化亚铜的量与反应影响

氯化亚铜作为路易斯酸，不同用量的反应有极大的影响，故需要进行大量的实验，摸索出最佳用量。在确定的反应温度下、催化剂种类、二溴甲烷与锌粉用量下，选取了一部分数据列于表2。

表2 不同氯化亚铜用量下的收率情况

结合实验证实，氯化亚铜不是越多越有利于反应进行。当氯化亚铜为0.5eq 时，气相收率只有74%，原料有12%未反应；当氯化亚铜为0.05eq 时，气相收率89%，原料有2%未反应，而氯化亚铜0.1eq 时，气相收率最好，收率可达92%，原料完全反应。所以，氯化亚铜最佳投料量为0.1eq。[10]

3 结论

综合考虑，我们筛选的最优条件：反应温度为90℃、催化剂为十二烷基苯磺酸、二溴甲烷和锌粉为2.5eq、氯化亚铜为0.1eq。此时，反应气相收率最高，可以达到88～92%之间。