氟啶虫酰胺小试研究报告氟啶虫酰胺CA 登录号:158062-67-0。
化学名称为N-氰甲基-(三氟甲基)烟酰胺。
分子式:C 9H 6F 3N 3O ,分子量:229.16。
其结构式如图1所示。
NCF 3ONHCN本品外观为白色无味固体粉末,熔点157.5℃,蒸气压(20℃)2.55x 10-6 pa ,溶解度(g/L ,20℃):水5.2、丙酮157.1、甲醇89.0,对热稳定。
制剂为10%水分散粒剂。
2 工艺路线选择2.1 中间体4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的合成中间体4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的合成,文献有以下两种方法: 2.1.1 以三氟乙酰氯为主要反应原料,反应式如下:2.1.1 以三氟乙酸酐为主要反应原料,反应式如下:以上两种方法,由于三氟乙酰氯不容易购买和三氟乙酸酐价格昂贵,我们自主开发出以三氟乙酸代替三氟乙酰氯或三氟乙酸酐的合成方法,反应式如下:F 3CO OH+OC 4H 9F 3CO OC 4H 9吡啶S OOCl +F 3CO Cl+OC 4H 9F 3CO OC 4H 9吡啶CF 3OO O CF 3+OC 4H 9F 3CO OC 4H 9吡啶本方法原料易得、操作简单、成本低等优势,有较大的经济效益。
2.2 反应机理或基本原理采用三氟乙酸为起始原料经四步反应合成氟啶虫酰胺,反应式:F 3CO OH+OC 4H 9F 3CO OC 4H 9吡啶S OOCl +F 3CO OC 4H 9F 3CONH 2+NH 3F 3CO NH 2+OOC H 3H 3CO NCF 3COOHNCF 3COOH+NH 2NNCF 3O NHCN3.实验方法3.1 主要原材料和产品的物性及规 3.1.1 氟啶虫酰胺原药物性及规格3.1.2原料及中间体规格、物化性质3.2试验操作及结果3.2.1中间体4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的合成3.2.1.1 实验操作在装有搅拌、温度计和滴液漏斗的三口1000ml反应瓶中,依次加入360ml二氯甲烷和144g(1.8mol)吡啶,于0~-10℃滴加102.6g三氟乙酸(0.9mol),滴加时间约1小时,加完,于0~-10℃加入90.9g (0.9mol)乙烯基丁醚后,于0~-10℃滴加108.5g(0.945mol)甲磺酰氯,滴加时间约1小时,加完于0℃保温0.5小时,再升至20~30℃反应2小时,气相色谱监测,乙烯基丁醚小于1%,反应完全后加220ml水,搅拌5分钟,分层,水层用90ml二氯甲烷萃取,合并有机相,用2*135ml水洗涤两次,有机相用无水硫酸镁干燥,过滤,用2*40ml二氯甲烷洗涤,合并有机相直接用于下一步反应。
3.2.1.2 物料配比(摩尔比)三氟乙酸:乙烯基乙醚:吡啶:甲磺酰氯=1:1:2:1.053.2.1.3 分析条件色谱柱:石英毛细管柱30m RTX-1柱温:40~180℃40℃ 5min 180℃10min 20℃/min检测温度:250℃出峰时间:乙烯基丁醚3.6 min4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮9.8 min3.2.2 中间体4-氨基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的合成3.2.2.1 实验操作将上批合成的4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮的二氯甲烷溶液投入到装有搅拌和温度计1000ml反应瓶中,冷却至2~5℃,通入氨气,气相色谱监测,反应完全后,常压脱二氯甲烷,减压脱生成的丁醇,最后减压蒸馏得102.7g产品,气谱归一92.6%,丁醇6.1%,以乙烯基丁醚计两步收率为76%。
3.2.2.2 物料配比(摩尔比)4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮:氨气=3.2.2.3 分析条件色谱柱:石英毛细管柱30m RTX-1柱温:40~180℃40℃min 180℃10min 20℃/min检测温度:250℃出峰时间:丁醇3.1 min4-氨基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮9.05 min4-丁氧基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮9.8 min3.2.34-三氟甲基吡啶酸的合成3.2.3.1 实验操作将138.5 g N-甲基吡咯烷酮投入装有搅拌、温度计和滴液漏斗的三口1000ml反应瓶中,升温到185℃左右,保温约5分钟,挥发掉少量水份,降温到-5℃,加入21.2g(0.386mol)新鲜甲醇钠,于-5℃滴加58g(0.386mol)4-氨基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮,滴加时间约0.5小时,加完同温度下滴加47.2g(0.401mol)3-甲氧基丙烯酸甲酯,滴加时间约0.5小时,加完升温到20~30℃保温反应3小时,15℃以下加6.3g(0.116mol)甲醇钠,加完于10~15℃保温反应2小时。
加426g甲醇,升温到50℃反应3小时,再回流2小时,加34.9g(1.939mol)水回流0.5小时,常压脱甲醇,釜温115℃停,蒸出486g含水甲醇。
降温到100℃加162g水,小于40℃加360g二氯甲烷,搅拌20分钟,分层,水层用360g二氯甲烷萃取,有机相合并得847g,水层加24.1g氯化钠,搅拌30分钟溶解,冷却下用47.2g浓盐酸中和到PH=2.2,析出结晶,于5℃左右过滤,干燥得51.7g产品,液相色谱定量为94.8%,以4-氨基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮计收率为66.5%。
3.2.3.2 物料配比(摩尔比)4-氨基-1,1,1-三氟-3-丁烯-2-酮:甲醇钠:3-甲氧基丙烯酸甲酯=1:(1+0.3):1.043.2.3.3 分析条件色谱柱:150mm×4.6mm(i.d)不锈钢柱,内装C8(5 )填充物,流动相:甲醇+水(0.1%H3PO4)=40+60(V/V),经过滤(0.45µ)脱气处理流速:1ml/min。
检测波长:270nm。
柱温:40℃。
出峰时间:4-三氟甲基吡啶酸4.1 min3.2.4氟啶虫酰胺原药的合成3.2.4.1 实验操作在装有搅拌、温度计和滴液漏斗的三口500 ml反应瓶中,依次加入100ml二氯乙烷、38.1g(0.189mol)4-三氟甲基吡啶酸、28.3g(0.302mol)氨基乙腈盐酸盐和52.9g(0.662mol)吡啶,降温到-5℃,滴加28.5g(0.246mol)甲基磺酰氯,滴加时间约0.5~1小时,加完于-5℃保温4小时,液相色谱监测4-三氟甲基吡啶酸小于1%,反应完全后,加200ml水搅拌0.5小时,-5℃过滤,产品用20ml冷二氯乙烷洗涤,再用2*30ml 水洗,干燥得37.7产品,液相色谱定量为98.5%,以4-三氟甲基吡啶酸计收率为85.8%。
回收的二氯乙烷母液经蒸馏、水洗一次后干燥则可套用。
3.2.4.2 物料配比(摩尔比)4-三氟甲基吡啶酸:氨基乙腈盐酸盐:吡啶:甲基磺酰氯=1:1.6:3.5:1.33.2.4.3 分析条件色谱柱:150mm×4.6mm(i.d)不锈钢柱,内装C8(5 )填充物,流动相:甲醇+水(0.1%H3PO4)=40+60(V/V),经过滤(0.45µ)脱气处理流速:1ml/min。
检测波长:270nm。
柱温:40℃。
出峰时间:氟啶虫酰胺 3.0 min4-三氟甲基吡啶酸4.1 min杂质 4.6 min酯9.04 min4.技术经济评价据以上结果和溶剂损耗,核算氟啶虫酰胺原材料成本如下:补充:一、DEP(3-甲氧基-3-乙氧基丙酸甲酯)在三口瓶中加入300mL二氯乙烷,182g (1mol)三氯乙酰氯,降至-10℃左右,开始滴加83 g (1.05mol)吡啶,然后在该温℃下滴加72 g (1mol)乙烯基乙醚(如加乙烯基甲醚则为通入58克),滴加时不要让温度超过-5℃,滴加完成自然升温至0℃(在低温浴槽中,约4小时),然后在0-2℃反应7个小时,放置过夜,用160mL水洗一次,水相用二氯乙烷萃取两次,每次40mL,合并有机相,用40mL水先一次,脱溶重210.8g在三口瓶中加入200mL甲醇+12无水碳酸钾,降至-5℃左右,将上一步的脱溶产物滴入,滴加完成升温至室温(约30℃左右),反应6小时后,放置过夜(如没有反应完,继续反应),加入280 mL石油醚,搅拌,过滤,蒸除溶剂后,减压蒸馏得135gDEP,气谱归一99.27%,粗收率82.7%。
注:第一步也可以将产品减压蒸出,蒸出与不蒸,对第二步收率影响不大。
DEP一定要减压蒸出,不能将粗蒸物用于下一步,否则下一步的催化剂失活。
放置过夜是到了晚上,人为停的,不是实验本身需要,如果能不停更好,停了对反应结果好像也无影响。
二、MPM(3-甲氧基丙烯酸甲酯)向三口瓶中加入135gDEP,0.7g对甲苯磺酸,1000mL无水甲醇(一定要标签为无水甲醇的甲醇,不能用标签为甲醇的甲醇,两者的含水量有一点区别),回流反应12小时,停反,放置过夜,脱溶,转置250mL三口瓶的蒸馏装置中,很小氮气保护,慢慢升温至160℃左右裂解,再反应2小时,检测基本反应完成,油泵减压,蒸出产品,得76.4g,气谱归一96.53%,以乙烯基乙醚计,四步总粗收率63.6%。
注:用乙烯基甲醚不需醚交换一步,不加甲醇,直接加入对甲苯磺酸裂解。
向250mL三口瓶中(带常压蒸馏装置)加入100g DMP(3,3-二甲氧基丙酸甲酯),0.7g对甲苯磺酸(有结晶水),慢慢升温至130℃有馏出,继续慢慢升温至160℃左右裂解,再反应1~2小时,检测基本反应完成,油泵减压蒸出产品,得65g,气谱归一97.8%,收率83%。
(色谱柱:石英毛细管柱30m RTX-1柱温:80~250℃80℃,3min;250℃,10min 20℃/min汽化、检测温度:250℃出峰时间:DMP 4.8 min ,MPM:4.1min。