除草劑Tembotrione的合成研究

左 靜，張大永（中國藥科大學藥物科學研究院，南京 210009）

除草劑Tembotrione的合成研究

左 靜，張大永*
（中國藥科大學藥物科學研究院，南京 210009）

Tembotrione為HPPD抑制劑類除草劑，具有三酮結構。以3-氯-2-甲基苯胺為起始原料，經由重氮化、傅克?；?、氧化、鹵仿、酯化、溴代、縮合、水解、酰氯化以及縮合、重排反應合成目標化合物tembotrione。該工藝總收率達到60%，目標產物質量分數在95%以上。工藝條件溫和，原料易得，適合工業化大生產。

tembotrione；HPPD類除草劑；合成方法；3-氯-2-甲基苯胺

Tembotrione化學名稱為2-［2-氯-4-甲磺?；?3-（2,2,2-三氟乙氧基甲基）苯甲?；?1,3-環己二酮，是拜耳公司2007年開發的HPPD抑制劑類除草劑。其為烯醇式和酮式的互變異構體［4］。Tembotrione的歐洲專利（EP1117639）將于2019年9月到期，美國專利（US6376429）也將于2019年10月到期。目前tembotrione商品名主要有Laudis、Soberan、Auxo和Hvdri等。Tembotrione除草適期長，除草譜廣，可以用于玉米田防除闊葉雜草與禾本科雜草，對薊、田旋花、婆婆納、辣子草、鼬瓣花和豬殃殃等防效優異，且對下茬作物無藥害。

1 tembotrione的合成工藝路線

目前報道的合成tembotrione和中間體的文獻、專利并不是很多，多采用2,6-二氯甲苯作為起始原料［5］。本工藝根據具體情況，以適合工業化為目的，選用廉價的工業品原料，以3-氯-2-甲基苯胺為起始原料，合成tembotrione。

1.1 3-氯-2-甲基苯甲硫醚（中間體1）合成路線

起始原料3-氯-2-甲基苯胺首先與亞硝酸鈉反應，制得的重氮鹽產物與二甲基二硫醚反應得到3-氯-2-甲基苯甲硫醚（中間體1）。

1.2 2-氯-3-甲基-4-甲磺?；郊姿峒柞ィㄖ虚g體2）合成路線

中間體1與乙酰氯經傅克反應，制得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯乙酮，后與雙氧水及次氯酸鈉溶液反應，得到2-氯-3-甲基-4-甲磺?；郊姿?，再經酯化反應制得中間體2。

1.3 ［2-氯-4-甲磺?；?3-（2,2,2-三氟乙氧基）甲基］苯甲酸甲酯（中間體3）合成路線

中間體2進行側鏈溴化轉化為溴甲基衍生物后，再與三氟乙醇鈉進行取代反應，制得［2-氯-4-甲磺酰基-3-（2,2,2-三氟乙氧基）甲基］苯甲酸甲酯（中間體3）。

1.4 tembotrione合成路線

中間體3經水解、酰氯化轉化為相應的苯甲酰氯［6］，再與1,3-環己二酮反應制得烯醇酯，最后在丙酮氰醇存在下進行重排反應制得目標產物tembotrione。

2 實驗部分

2.1 儀器和試劑

3-氯-2-甲基苯胺、次氯酸鈉水溶液、冰醋酸、三氟乙醇、1,3-環己二酮和丙酮氰醇為工業品，其余為化學純或分析純。

Bruker AV300核磁共振波譜儀、磁力攪拌器等。

2.2 實驗方法

2.2.1 3-氯-2-甲基苯甲硫醚（中間體1）的合成

將3-氯-2-甲基苯胺42.6 g（0.30 mol）、濃鹽酸81 mL（0.90 mol）置于500 mL反應瓶中，加水50 mL，冷卻至5℃，攪拌30 min。將溶有亞硝酸鈉21.1 g（0.30 mol）的水溶液逐滴加入反應瓶中，1 h滴完，保溫反應30 min，制得重氮鹽。將重氮鹽緩慢滴入二甲基二硫醚28.2 g（0.30 mol）中，室溫攪拌反應2 h。向反應液中加入250 mL二氯甲烷，萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥，負壓脫除溶劑，粗品重結晶后得3-氯-2-甲基苯甲硫醚（中間體1）47.8 g，質量分數99.4%，收率92.3%。

2.2.2 2-氯-3-甲基-4-甲磺?；郊姿峒柞ィㄖ虚g體2）的合成

將中間體1 34.5 g（0.20 mol）、三氯化鋁27.7 g（0.21 mol）加入裝有180 mL二氯乙烷的反應瓶中，室溫攪拌20 min。將溶有乙酰氯16.5 g（0.21 mol）的40 mL二氯乙烷溶液緩慢滴加到反應瓶中，室溫反應2 h。向反應液中加入200 mL水和300 mL二氯甲烷，萃取，有機層用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，負壓脫除溶劑，得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯乙酮37.5 g，收率87.6%。

將2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯乙酮32.1 g（0.15 mol）、鎢酸鈉0.3 g加入到250 mL冰醋酸中，滴加30%雙氧水34 g（0.30 mol），升溫至85℃，保溫反應2 h。冷卻至室溫，抽濾，濾餅用飽和食鹽水洗滌，負壓下干燥，得到2-氯-3-甲基-4-甲磺酰基苯乙酮35.1 g，收率94.9%。

將2-氯-3-甲基-4-甲磺酰基苯乙酮49.4 g（0.20 mol）溶解于少量1,4-二氧六環中，加入次氯酸鈉水溶液270 mL，升溫至50℃，保溫反應4 h。冷卻至室溫，加入硫代硫酸鈉，攪拌10 min后，用2 mol/L鹽酸水溶液酸化反應液至不再產生白色沉淀物。抽濾，濾餅用少量水洗滌，干燥得2-氯-3-甲基-4-甲磺酰基苯甲酸41.5 g，收率96%。

將2-氯-3-甲基-4-甲磺?；郊姿?9.6 g（0.20 mol）溶解于450 mL無水甲醇中，冰浴下滴加二氯亞砜26.2 g（0.22 mol），攪拌25 min，升溫至回流，保溫反應2 h。脫除溶劑后，飽和食鹽水洗滌，抽濾，得2-氯-3-甲基-4-甲磺?；郊姿峒柞ィㄖ虚g體2）49.3 g，質量分數97.8%，收率94%。

Esi-MS（m/z）：285（M+Na）基峰。

2.2.3 2-氯-4-甲磺?；?3-［（2,2,2-三氟乙氧基）甲基］苯甲酸甲酯（中間體3）的合成

將中間體2 52.4 g（0.20 mol）和醋酸鈉15 g加入裝有350 mL冰醋酸的反應瓶中，攪拌20 min。將液溴31.6 g（0.20 mol）溶于少量冰醋酸中，后緩慢滴入反應瓶中，室溫攪拌30min后升溫至50℃，保溫反應3 h。降至室溫，向反應液中加入少量水，繼續攪拌2 h。用乙酸乙酯160 mL萃取，有機層負壓下脫除溶劑，粗品用乙醚重結晶后得相應的溴化物67.4 g，收率99.1%。

將60%氫化鈉8.8 g（0.22 mol）加入到50 mL四氫呋喃中，冰水浴下滴入溶有三氟乙醇22 g（0.22 mol）的四氫呋喃溶液50 mL，保溫反應30 min，制得三氟乙醇鈉溶液。將三氟乙醇鈉溶液緩慢滴加到溴化物的四氫呋喃溶液中，室溫攪拌過夜。向反應液中加入150 mL乙酸乙酯和200 mL水，萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥，負壓下脫除溶劑，得2-氯-4-甲磺酰基-3-［（2,2,2-三氟乙氧基）甲基］苯甲酸甲酯（中間體3）68.8 g，質量分數96.4%，收率95.6%。

Esi-MS（m/z）：383（M+Na）基峰。

2.2.4 tembotrione的合成

將中間體3 54 g（0.15 mol）溶解于200 mL四氫呋喃與100 mL水的混合溶劑中，加入氫氧化鈉12 g（0.30 mol），室溫攪拌4 h。負壓下脫除有機溶劑后，用2 mol/L鹽酸酸化。二氯甲烷萃取，無水硫酸鎂干燥，負壓下脫除溶劑，得2-氯-4-甲磺酰基-3-［（2,2,2-三氟乙氧基）甲基］苯甲酸50.7 g，收率97.7%。

將2-氯-4-甲磺酰基-3-［（2,2,2-三氟乙氧基）甲基］苯甲酸34.6 g（0.10 mol）溶于170 mL無水二氯甲烷中，冰浴下滴入二氯亞砜35.7 g（0.30 mol），回流4 h。脫除二氯亞砜后，向反應液中加入1,3-環己二酮11.9 g（0.10 mol）和三乙胺30.3 g（0.30 mol），攪拌1 h，得烯醇酯。向反應液中加入催化劑丙酮氰醇0.3 g和三乙胺30.3 g（0.30 mol），回流攪拌3 h，室溫保溫反應2 h，加水并用2 mol/L鹽酸酸化至pH值為1，分層，有機相負壓下脫除溶劑，得終產物tembotrione（烯醇式）42.3g，質量分數95.3%，產率96.1%。

3 結果與分析

3.1 實驗工藝的改進

在中間體2的合成中，雙氧水氧化反應后再進行鹵仿反應，不僅避免了副產物的生成，而且收率從50%左右提高到90%以上。鹵仿反應后處理時，采用硫代硫酸鈉溶液洗滌，使得中間體質量分數大大提高。酯化反應時，采用二氯亞砜代替常用催化劑濃硫酸，反應回流時間縮短為2 h，反應收率提高到94%。

溴代反應采用冰醋酸作為溶劑，取代常規溶劑四氯化碳，避免了四氯化碳使用后揮發到空氣中對環境和臭氧層的破壞。同時，采用液溴作為溴化試劑取代NBS，使得收率由50.2%提高到99.1%。

在tembotrione合成中，采用了“一鍋法”，大大簡化了實驗操作步驟，使得操作容易進行。

3.2 丙酮氰醇催化的重排反應機理

Tembotrione整條合成路線中，烯醇酯在丙酮氰醇作用下進行重排的步驟至關重要，其反應機制如圖1所示。

圖1 烯醇酯重排機理

4 結論

通過此路線制備tembotrione，原料均采用常規試劑，簡便易得。從工業化角度來說，反應成本低，反應收率高，操作簡便，工業三廢少，適合于工業化大生產。

［1］朱曉磊,楊光富.以對羥基苯基丙酮酸雙氧化酶為作用靶標的除草劑研究進展［J］.世界農藥,2005,27（5）：19-24.

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［3］聶開晟,范志金,劉長令.三酮類除草劑的研究新進展 ［J］.農藥, 2006,45（1）：4-7.

［4］Hupe E,Gewehr M,Erk P,et al.Crystalline Forms of 2-［2-Chloro-4-methylsulfonyl-3-（2,2,2-trifluoroethoxymethyl）benzonyl］cyclohexan-1,3-dione：US,20100041557［P］.2010-02-18.

［5］Willms L,Van A A,Bieringer H,et al.Isoxazolyl-and Isoxazolinylsubstituted Benzoylcyclohexanediones,Process for Their Preparation and Their Use as Herbicides and Plant Growth Regulators：US, 6211216［P］.2001-04-03.

［6］喻名強,劉廣義,尹興榮,等.酰氯的合成方法及其應用新進展［J］.精細化工中間體,2001,41（4）：1-7.

Synthesis of Herbicide Tembotrione

ZUO Jing,ZHANG Da-yong*
（Drug Research Institute,China Pharmaceutical University,Nanjing 210009,China）

Tembotrione is an important product in HPPD herbicides.The synthetic methods of tembotrione used 3-chloro-2-methylaniline as the starting material.The target product was prepared via diazotization,Friedel-Crafts acylation,oxidization,haloform reaction,esterification,bromination, condensation,hydrolysis,chloridization, rearrangement reaction,etc.The total yield was more than 60%,the purity of tembotrione was over 95%.

tembotrione；HPPD herbicide；synthetic method；3-chloro-2-methylaniline

TQ 457.2+9

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2016.03.006

2016-02-24

左靜（1989—），女，江蘇省鹽城市人，在讀碩士，主要從事農藥合成研究。E-mail：zuojing0126@163.com

張大永（1964—），男，合肥市人，博士，教授，主要從事抗腫瘤藥物、心血管藥物和農藥的研究。E-mail：zhangdayong@cpu.edu.cn

柏亞羅）