一种噻虫嗪的合成方法

技术领域

本发明涉及杀虫药物合成技术领域，尤其涉及一种噻虫嗪的合成方法。

背景技术

噻虫嗪作为一种全新结构的第二代烟碱类高效低毒杀虫剂，对害虫具有胃毒、触杀及内吸活性，用于叶面喷雾及土壤灌根处理。其施药后迅速被内吸，并传导到植株各部位，对刺吸式害虫如蚜虫、飞虱、叶蝉、粉虱等有良好的防效。

目前合成噻虫嗪主要以DMF(N,N-二甲基甲酰胺)做溶剂，以碳酸钾做缚酸剂，通过噁二嗪与2-氯-5氯甲基噻唑反应得到噻虫嗪，如式I所示反应式。

上述合成方法中碳酸钾用量大，生产成本高，同时会导致产物中有大量的碳酸氢钾和氯化钾，为提纯产物，需加大量水来溶解碳酸氢钾和氯化钾，产生废水较多。其次，在碱性条件下，2-氯-5氯甲基噻唑较容易反生分解，造成噻虫嗪收率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种收率高、产物纯度高噻虫嗪合成方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种噻虫嗪的合成方法，包括以下步骤：

a.将3-甲基-4-硝基亚胺基-1,3,5-噁二嗪(以下简称噁二嗪)与有机强碱加入到有机溶剂中反应生成噁二嗪盐，当噁二嗪质量含量低于0.5％后，得噁二嗪盐反应液；

b.调节所述噁二嗪盐反应液pH值至中性，然后加入2-氯-5-氯甲基噻唑，在50-60℃反应，至噁二嗪盐质量含量低于0.5％，得噻虫嗪反应液；

c.在所述噻虫嗪反应液中加水，洗去杂质，降温，离心，得到噻虫嗪。

本发明实施例的反应方程式如式II和式III所示：

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相对于现有技术，本发明提供的制备方法具有以下优势：本发明采用有机强碱与噁二嗪反应制得噁二嗪盐，中和反应液后，噁二嗪盐再与2-氯-5-氯甲基噻唑反应，最后经水解生成噻虫嗪。一方面本方法合成中不再使用碳酸钾，降低了生产成本，减少了产物提纯时的用水量，对环境友好；另一方面在中性环境下，避免了现有技术中2-氯-5-氯甲基噻唑在碱性条件下的分解，提高了反应收率。本合成方法的产品收率可达到95％以上，噻虫嗪的纯度可达到98％以上。

可选的，步骤a中所述有机强碱为甲醇钠、乙醇钠或叔丁醇钠。

可选的，步骤a的反应温度为40-60℃。

可选的，步骤a中所述有机溶液为DMF、二氯乙烷、二氯甲烷、碳酸二甲酯。

在上述可选的实验条件下，步骤a反应速度快，产物收率高。

可选的，步骤a中所述噁二嗪与有机强碱的摩尔比为1:1-1.05。

可选的，步骤b中所述酸性溶液包括醋酸、盐酸、甲酸或20％质量分数的稀硫酸。

可选的，步骤b的反应温度为40-60℃。

温度低于40℃，反应速率较慢，20-30℃反应时间长达12-20小时，低于20℃时反应无法进行。

可选的，步骤b中2-氯-5-氯甲基噻唑与噁二嗪的摩尔比为1-1.2:1。

优选的，步骤b中2-氯-5-氯甲基噻唑与噁二嗪的摩尔比为1.05:1

可选的，步骤c中降温至1-10℃后进行离心甩料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种噻虫嗪的合成方法，包括以下步骤：

a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)，29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中，再加入95ml DMF，在40℃下反应。反应4小时，HPLC中控，噁二嗪含量低于0.5％后得噁二嗪盐反应液；

b.向噁二嗪盐反应液中加入醋酸将pH值调节至中性，然后加入93.4g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol)，反应温度50℃。反应4小时，HPLC中控，噁二嗪钠含量低于0.5％后得噻虫嗪反应液；

c.向上述噻虫嗪反应液中加120ml水，洗去杂质，然后降温至1℃，离心甩料，得到噻虫嗪151.0g，含量98.5％，收率97.6％，产生废水242.0g。

实施例2

一种噻虫嗪的合成方法，包括以下步骤：

a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)，36.0g乙醇钠(0.53mol)加入到反应瓶中，再加入95ml二氯乙烷，在50℃下反应。反应4小时，HPLC中控，噁二嗪含量低于0.5％后得噁二嗪盐反应液；

b.向噁二嗪盐反应液中加入盐酸将pH值调节至中性，然后加入105.8g2-氯-5-氯甲基噻唑(0.63mol)，反应温度55℃。HPLC中控，噁二嗪盐含量低于0.5％后得噻虫嗪反应液；

c.向上述噻虫嗪反应液中加120ml水，洗去杂质，然后降温至3℃，离心甩料，得到噻虫嗪146.0g，含量98.1％，收率94.3％，产生废水240.0g。

实施例3

一种噻虫嗪的合成方法，包括以下步骤：

a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)，51.9g叔丁醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中，再加入95ml二氯甲烷，在40℃下反应。反应4小时，HPLC中控，噁二嗪含量低于0.5％后得噁二嗪盐反应液；

b.向噁二嗪盐反应液中加入甲酸将pH值调节至中性，然后加入97.4g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.58mol)，反应温度40℃。HPLC中控，噁二嗪盐含量低于0.5％后得噻虫嗪反应液；

c.向上述噻虫嗪反应液中加120ml水，洗去杂质，然后降温至5℃，离心甩料，得到噻虫嗪150.0g，含量98.3％，收率96.9％，产生废水243.0g。

实施例4

一种噻虫嗪的合成方法，包括以下步骤：

a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)，29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中，再加入95ml碳酸二甲酯，在50℃下反应。反应4小时，HPLC中控，噁二嗪含量低于0.5％后得噁二嗪盐反应液；

b.向上述噁二嗪盐反应液中加入醋酸将pH值调节至中性，然后加入89g2-氯-5-氯甲基噻唑(0.53mol)，反应温度60℃。HPLC中控，噁二嗪盐含量低于0.5％后得噻虫嗪反应液；

c.向噻虫嗪反应液中加120ml水，洗去杂质，然后降温至8℃，离心甩料，得到噻虫嗪148.0g，含量98.2％，收率95.6％，产生废水243.0g。

实施例5

一种噻虫嗪的合成方法，包括以下步骤：

a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)，29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中，再加入95ml DMF，在40℃下反应。反应4小时，HPLC中控，噁二嗪含量低于0.5％后得噁二嗪盐反应液；

b.向噁二嗪盐反应液中加入醋酸将pH值调节至中性，然后加入93.4g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol)，反应温度50℃。HPLC中控，噁二嗪盐含量低于0.5％后得噻虫嗪反应液；

c.向噻虫嗪反应液中加120ml水，洗去杂质，然后降温至1℃，离心甩料，得到噻虫嗪151.0g，含量98.5％，收率97.6％，产生废水242.0g。

对比例1

采用碳酸钾制备噻虫嗪，具体制备步骤如下：

a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)、90g碳酸钾(0.65mol)、93.5g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol)加入到反应瓶中，再加入95ml DMF，在60℃下反应。HPLC中控，噁二嗪含量低于0.5％后得噻虫嗪反应液；

b.向噻虫嗪反应液中加250ml水，洗去杂质，然后降温至5℃，离心甩料，得到噻虫嗪135.0g，含量98.1％，收率87.0％，产生废水400.0g。

对比例2

采用碳酸钾制备噻虫嗪，具体制备步骤如下：a.将84.8g噁二嗪(0.53mol)、90g碳酸钾(0.65mol)、93.5g 2-氯-5-氯甲基噻唑(0.556mol)加入到反应瓶中，再加入95ml DMF，在56℃下反应。HPLC中控，噁二嗪含量低于0.5％后得噻虫嗪反应液；

b.向噻虫嗪反应液中加120ml水，洗去杂质，然后降温至5℃，离心甩料，得到噻虫嗪156.0g，含量88.0％，收率89.0％，产生废水270.0g。

对比例3

将甲醇钠替换为氢氧化钾制备噻虫嗪，其余物料及反应步骤与实施例1一致，具体步骤如下：

将84.8g噁二嗪(0.53mol)，30.2g氢氧化钾(0.54mol)加入到反应瓶中，再加入95ml DMF，在60℃下反应。HPLC中控，反应10小时后，噁二嗪含量大于99％，反应无法进行。

对比例4

将84.8g噁二嗪(0.53mol)，29.2g甲醇钠(0.54mol)加入到反应瓶中，再加入95mlDMF，在25℃下反应。反应8小时，HPLC中控，噁二嗪含量仍大于10％。

表1实验结果汇总

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。