氟虫腈及其中间体的合成研究进展

反应式（２） 路线 ２ 也是由 ２，６－ 二氯 －４－ 三氟甲基苯胺 ５ 出发， 经重氮化反应得到 ６ ，再与 ２ ， ３ － 二氰基丙醛反应，经 中间体 ７ 关环得到目标中间体 １。见反应式 （３）：该方 法与路线 １ 类似，但步骤较多，且该法所用原料 ２ ， ３ － 二氰基丙醛来源困难。
反应式（３） 路线 ３ 由 ２，６－ 二氯 －４－ 三氟甲基苯肼 ８ 与丁二腈（富 马腈） 加热回流得到中间体 ９ ，后者经氧化得到中间 体 ７，碱性条件下关环得到目标中间体 １［１３，１４］，该方法 研究亦较早，但由于苯肼与丁二腈反应收率不高，氧 化过程中易产生副产物以及苯肼的来源有限，因此 不如方法一应用广泛。见反应式 （４） ：
２ 氟虫腈的合成
氟虫腈的合成主要有 ３ 条路线，如图 １ 所示。路
线 １ 是以中间体 １ 为原料，与三氟甲硫基卤代烷
（ＣＦ３ＳＸ）反应，引入三氟甲硫基 （ＣＦ３Ｓ） 得到中间体 ３， 再经间氯过氧苯甲酸 （ｍ－ＣｌＣ６Ｈ６ＣＯＯＨ） 氧化得到目标 产物 ４ 。路线 ２ 是由中间体 １ 出发先制备双硫代物 ２ ， 用卤代烷 ＲＸ （Ｘ＝ 卤素） 打断 Ｓ－Ｓ 键形成 Ｒ－Ｓ 键，最后
４．５ 路线 ３ 制备中间体（路线 ４ 与此类似）
将２，６－二氯－４－三氟甲基苯肼８ （１．０ｇ， ０．００４ｍｏｌ） 和
减 压 脱 溶 ， 柱 色 谱 层 析 得 目 标 产 物 。 收 率 为 丁二腈 （１．０ｇ， ０．０１３ｍｏｌ） 的二甲亚砜 （１０ｍｌ） 溶液加热至
８ ０ ％ ￣ ８ ５ ％ ，熔点：２ ０ ０ ℃￣ ２ ０ １ ℃
经三氟乙酸 ／ 过氧化氢 （ＣＦ３ＣＯＯＨ／Ｈ２Ｏ２） 氧化 Ｒ－Ｓ 键得 到目标产物，路线 ３ 是由中间体 １ 直接与亚磺酰基取 代物 ＲＳ（Ｏ）Ｘ （Ｘ＝Ｃｌ， ＮＭｅ２， ＯＮａ） 反应，一步合成目标 产物。
第一条路线为早期的生产氟虫腈的方法［ ２ － ４ ］ ，其
操作过程比较困难，首先，由于 Ｃ Ｆ ３Ｓ Ｘ 的毒性均极高， 且实验采用的 Ｃ Ｆ ３Ｓ Ｃ ｌ 为气体，因此，操作过程中要 十分注意安全问题。其次，由于采用间氯过氧苯甲酸
第 ４３卷第 １２期 ２００４ 年 １２ 月
综述 －
农药 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ
Ｖｏｌ． ４３， Ｎｏ． １２ Ｄｅｃ． ２００４
氟虫腈及其中间体的合成研究进展
任青云 １ ，贺红武 １ ，冯新民 ２
（１ 华中师范大学有机合成研究所，湖北武汉 ４３００７９； ２ 辽宁电视台，沈阳 １１０００３） 摘 要 对近十年来氟虫腈及其主要中间体芳基吡唑腈的合成方法的改进及其发展进行了综述，具体介绍了氟虫 腈的 ３条合成路线及芳基吡唑腈的 ５ 种制备方法，并对这些合成方法作了必要评价及给出了一些具体实例。 关键词 氟虫腈， 中间体，合成进展 中图分类号：ＴＱ４６０．３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０４１３（２００４）１２－５２９－０４
作氧化剂，氧化时间一般需 ２ ｄ 甚至更长，而反应时 间过长会导致副产物增多，产率低而不适用于大规
模工业生产。 路线 ２ 由于采用先形成双硫代物后用毒性较小
的卤代烷 Ｃ Ｆ ３Ｂ ｒ 断键形成 Ｃ Ｆ ３ Ｓ － Ｒ ，减少了方法 １ 中 Ｃ Ｆ ３Ｓ Ｘ 的高毒性问题，但仍然不能避免最后一步的氧 化时间过长的问题，经进一步研究，发现 Ｃ Ｆ ３ Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ 和 Ｈ ２ Ｏ ２ 的混合物作氧化剂时，在选择性和产率上均 达到了很好的效果。但随之发现 Ｃ Ｆ ３ Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ ／ Ｈ ２ Ｏ ２ 在反 应过程中形成的 Ｈ Ｆ 对反应器皿有强腐蚀作用，如室
氟虫腈（英文通用名：ｆｉｐｒｏｎｉｌ，商品名：锐劲特， Ｒｅｇｅｎｔ 等）是法国罗纳 － 普朗克公司于 １９８７￣１９８９ 年 开发研制，１ ９ ９ ２ 年在我国进行登记，经过多年开拓应 用，已发展成为一个颇受关注的高效杀虫剂，其生产 前景十分乐观。
１ 作用机理及特点
氟虫腈通过γ － 氨基丁酸调节的氯通道干扰氯离 子的通路，破坏正常中枢神经系统的活性并在足够 剂量的情况下造成个体死亡。由于这种独特的作用 机制，使氟虫腈具有不同于常规杀虫剂的显著特点。 经大量试验结果证明，该杀虫剂对包括半翅目、鳞翅 目、缨翅目、鞘翅目等害虫以及对环戊二烯类、菊酯 类、氨基甲酸酯类杀虫剂产生抗药性的害虫都具有 极高的敏感性，同时兼具有长效性（持效期一般为 ２ ￣ ４ 周，最长达 ６ 周），高活性（使用剂量低，每公顷 只需几十克有效成分便可控制刺吸式或咀嚼式口器 害 虫 ）， 环 境 友 好 性 （ 对 脊 椎 动 物 和 昆 虫 之 间 具 有 很 好的选择毒性，且由于其使用剂量低，对害虫天敌和 有 益 生 物 影 响 很 小 ）， 最 后 ， 氟 虫 腈 对 许 多 病 菌 （ 如 腐霉菌、白叶枯病菌）均有抑制作用，并能促进植物 生长［１］。
５３０ 增至 １４３０ｐｍ／ｙｅａｒ。
农 药 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ
第 ４３ 卷
法几经改良，亦达到了比较高的产率。从而使该方法
具有独到的优势［ １ ０ － １ ２ ］ 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图１ 氟虫腈的合成路线 为克服此问题作了如下改进，即在加入 Ｃ Ｆ ３Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ ／ Ｈ ２Ｏ ２ 的同时加入硼酸作抗腐蚀剂，发现容 器的腐蚀速度降到＜ ５ ｐ ｍ ／ ｙ ｅ ａ ｒ ，这样，该方法既提高 了选择性和产率，又能应用于大规模的工业生产［ ５ ， ６ ］ 。 路线 ３ 是通过直接在中间体 １ 上引入亚磺酰基而 一步实现的，虽然步骤大为减少，但对产率并无多大 影响，更重要的是在安全性方面具有独到的优点。以 ＣＦ３Ｓ（Ｏ）Ｃｌ 为例，其毒性比相应的 ＣＦ３ＳＣｌ 小得多，并 且避免了氧化过程，减少了副产物的生成。另外， ＣＦ３Ｓ（Ｏ）Ｃｌ 是液体，在操作上也比 ＣＦ３ＳＣｌ 要简单。该 方法由于避免了前述方法中高毒性、操作复杂、副产 物多等缺点，在大规模的工业化生产中具有独到的优 势［７－９］。其中路线 ３ 中值得一提的是在低温下由 ＲＳ（Ｏ）Ｘ 与吡唑中间体反应，然后在酸性条件下发生重排生 成目标产物，产率可达到 ８ ０ ％ 以上，纯度也较高，但 由于重排反应的特殊性通常不应用于大规模工业生 产。见反应式（１） ：
温下对玻璃反应器的腐蚀速度为 ３００ｐｍ／ｙｅａｒ，８０℃时
投稿日期：２００４－０４－３０，修返日期：２００４－０６－２０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ． ２００７２００８， ２０３７２０２３） 作者简介：任青云 （１９７９－），男，硕士研究生，主要从事有机合成。 通讯作者：贺红武，教授，博士生导师。电话 ：０２７－６７８６７９６０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｅ１２０８＠ｐｕｂｌｉｃ．ｗｈ．ｈｂ．ｃｎ
０．０９２ｍｏｌ） 的乙酸 （６０ｍｌ） 和水 （１２５ｍｌ） 溶液，１０℃￣２０℃ 继续搅拌 １ ５ ｍ ｉ ｎ 。加入水分离油层，水溶液然后用氯 仿提取 （３ × ７０ｍｌ），萃取物与油层合并且用浓氨水中 和至 ｐＨ＝９．０ ，有机相用 ２ ０ ｍ ｌ 浓氨水搅拌 ２ｈ，分出氯 仿层，依次用水 （１００ｍｌ），１Ｍ 的盐酸 （１００ｍｌ） 洗涤，接 着用无水硫酸镁干燥，过滤，真空干燥得粘稠状固 体，用 ４ ：１ 的甲苯 ／ 正己烷重结晶，得到浅棕色晶体 ２０．９ｇ。熔点：１４０℃￣１４２℃
１ ０ ０ ℃并持续搅拌 ７ ｈ ，冷却后用水稀释溶液并用乙醚
４．２ 路线 ２ 制备氟虫腈
在搅拌的 ５－氨基 －１－（２，６－二氯 －４－三氟甲基苯基）－ ３－氰基－４－三氟甲硫基吡唑１ （４３６ｇ， １．０３ｍｏｌ） 中加入三 氟乙酸 （１６６０ｇ， １４．５ｍｏｌ） 和硼酸 （５ｇ， ０．０８ｍｏｌ），玻璃反 应器控温 １２℃。在 ２ｈ 内加入过氧化氢 （１３１．５ｇ， ３５％ ｗ／ｗ， １ ． ３ ５ ｍ ｏ ｌ ），继续保持该温度 ４ ￣ ５ ｈ 。由高效液相色谱 （ＨＰＬＣ） 分析判断当反应到达了 ９７％￣９８％，加入二氧 化硫除掉残余的过氧化氢。
反应式 （５） 路线 ５ 是最新报道的一种方法［１８］，与路线 １ 不同 之处在于改用氰乙酸乙酯代替了 ２，３－ 二氰基丙酸乙酯 直接进行反应，因后者制备的产率往往不高，该方法 有其适用之处，而且各步的选择性和产率都相当高， 但由于路线太长，目前只处于实验室阶段，应用于工 业生产尚不成熟。见反应式 （６）：
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｐａｓｔ ｔｅｎ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｆｉｐｒｏｎｉｌ ａｎｄ ｉｔｓ ｍａｉｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ， （Ｎ－ｐｈｅｎｙｌｐｙｒａｚｏｌｅｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ）， ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｔｈｒｅｅ ｆｉｐｒｏｎｉｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｒｏｕｔｅｓ ａｎｄ ｆｉｖｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｎ－ｐｈｅｎｙｌｐｙｒａｚｏｌｅｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ． Ａｌｓｏ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｒｅ ａｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｓｙｎ－ ｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｅｘａｍｐｌｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｉｐｒｏｎｉｌ， ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ， ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐｒｏｇｒｅｓｓ
芳基吡唑腈是合成氟虫腈的关键中间体，有关 其合成研究的报道较多，本文主要介绍如下 ５ 种方 法。
路线 １ 以 ２，６－ 二氯 －４－ 三氟甲基苯胺 ５ 为原料，经 重氮化反应得到 ６ ，６ 再与 ２ ， ３ － 二氰基丙酸乙酯，经 酰化反应后用浓氨水处理使之环合得到目标中间体 １，见反应式 （２） ：这是迄今研究的比较深入也比较成 熟的合成工艺路线。所涉及到的原料来源丰富、操作 简 单 、 步 骤 少 （ 仅 有 两 步 ）、 产 率 高 （ 目 前 国 内 报 道 的收率可达 ８ ５ ％ 以上，纯度超过 ９ ５ ％ ）。其前中间体 如对三氟甲基苯胺、２ ， ３ － 二氰基丙酸乙酯等的制备方