2—羥基—6—三氟甲基煙腈的合成

葉志祥　馬鴻飛　李玉峰　田建剛　周揚(yáng)　卜洪忠

1 前言

含吡啶雜環(huán)的中間體化學(xué)性質(zhì)非常活潑， 在抗生素、香料、農(nóng)用殺蟲劑、殺菌劑和除草劑領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。2-羥基-6-三氟甲基煙腈是合成高效除草劑氟啶嘧磺隆的重要中間體。氟啶嘧磺隆是美國(guó)杜邦公司開發(fā)的磺酰脲類除草劑。其對(duì)許多一年生或多年生闊葉雜草有很好的效果，廣泛應(yīng)用于小麥作物田、稻田、大豆田、玉米田，只需極低劑量（約2～75g/ hm2）。磺酰脲類除草劑活性為常見除草劑的1000 倍以上。

目前， 國(guó)內(nèi)外對(duì)氟啶嘧磺隆及其關(guān)鍵中間體2-羥基-6-三氟甲基煙腈的合成報(bào)道比較少， 合成路線僅有1 條。

筆者經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)中間體2 不易保存，不適合工業(yè)放大， 為此改進(jìn)和調(diào)整了該合成方法。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 合成路線

2-羥基-6-三氟甲基煙腈的合成路線如下。

2.2 儀器和試劑

儀器： X-4 數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀（北京泰克儀器有限公司）、GC-14C 氣相色譜儀（日本島津公司）、BrukerAV-400 型核磁共振儀（瑞士Buuker 公司）、SHZ-D 型循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限公司）、Re-201 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（南京科爾儀器有限公司）。

試劑： 氰基乙酰胺為工業(yè)化產(chǎn)品。其他均為AR。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

2.3.1 4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（2）的合成

將100 mL 二氯甲烷、36.0g乙烯基乙醚和39.5g 吡啶加入到裝有機(jī)械攪拌的500mL 四口反應(yīng)瓶中， 冰浴冷卻至-5℃以下，緩慢滴加105.0g 三氟乙酸酐， 控制反應(yīng)溫度不超過(guò)0℃。TLC 跟蹤反應(yīng)， 8h 反應(yīng)結(jié)束，撤除冰浴。將反應(yīng)液加入到冰水中， 攪拌30min，分層， 水層用二氯甲烷萃取， 合并有機(jī)相，無(wú)水硫酸鈉干燥。脫除溶劑， 再減壓蒸餾（76℃，0.1 MPa）， 得76.4 g 淡黃色液體4， 收率91.0%。

2.3.2 4-氨基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（3）的合成

在裝有機(jī)械攪拌的250 mL 四口反應(yīng)瓶中， 加入100 mL 二氯甲烷、50.4g4-乙氧基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（4）， 冰浴冷卻至-5℃以下， 緩慢通入底物3 倍量的氨氣， 通完后， 保溫反應(yīng)3 h。脫除溶劑， 再減壓蒸餾（72℃， 0.27 MPa），得到38.1g 淡黃色液體3， 收率91.4%。

2.3.3 2-羥基-6-三氟甲基煙腈（1）的合成

在裝有機(jī)械攪拌的250mL 四口燒瓶中， 依次加入50mL 無(wú)水乙醇、6.0g氰基乙酰胺、15.4g的三乙胺， 冰浴冷卻至0℃，緩慢滴加10.0g4-氨基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（3）， 滴加完成后， 保溫0.5 h， 加熱至回流。TLC 跟蹤反應(yīng)進(jìn)程， 反應(yīng)結(jié)束后常壓蒸餾溶劑， 加水，用10%的鹽酸調(diào)節(jié)體系pH 至3～4， 攪拌0.5h， 有淡黃色固體析出。冷卻抽濾烘干得9.6g淡黃色粉末狀固體1。收率71.2%，m.p.210～213℃。

3 結(jié)果與討論

4-氨基-1，1，1-三氟-3-丁烯-2-酮（3）的環(huán)合是合成2-羥基-6-三氟甲基煙腈（1）條件最復(fù)雜的一步， 已有工藝存在收率低、后處理麻煩等缺點(diǎn)，所以提高收率和純度是工作的重點(diǎn)。筆者對(duì)2-羥基-6-三氟甲基煙腈（1）從溶劑體系、縛酸劑、溫度、反應(yīng)時(shí)間等方面進(jìn)行了研究。

3.1 溶劑體系對(duì)反應(yīng)收率的影響

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)原料氰基乙酰胺在很多溶劑中的溶解性比較差， 所以考察不同溶劑對(duì)產(chǎn)品收率的影響， 其結(jié)果見表1。

由表1 可知， 氰基乙酰胺在甲苯、四氫呋喃、1，4-二氧六環(huán)中幾乎不溶， 反應(yīng)難以進(jìn)行， 收率較低， 所以用乙醇作溶劑。

3.2 縛酸劑種類對(duì)反應(yīng)收率的影響

氰基乙酰胺上的亞甲基活性是很強(qiáng)的， 推測(cè)縛酸劑的強(qiáng)弱對(duì)反應(yīng)的影響不是很大， 考慮的縛酸劑有烷氧化物、氫化物或堿金屬碳酸鹽， 如乙醇鈉、氫化鈉或碳酸鉀等。考察了不同的縛酸劑對(duì)產(chǎn)品收率的影響， 反應(yīng)結(jié)果如表2。

由表2 可知， 推測(cè)是正確的。當(dāng)大規(guī)模進(jìn)行制備時(shí)， 因?yàn)槌杀揪壒剩?三乙胺比較好。

3.3 反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響

反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的收率有著比較大的影響， 考察了不同的溫度對(duì)產(chǎn)品收率的影響。

當(dāng)反應(yīng)體系的溫度低于60℃時(shí)， 原料轉(zhuǎn)化率低， 反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)； 當(dāng)溫度升到70～80℃時(shí)， 即回流溫度條件下， 產(chǎn)物的收率較高； 優(yōu)化反應(yīng)溫度后， 在回流條件下， 當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)10 h 以后，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間， 產(chǎn)物顏色變深， 純度降低； 所以， 考慮選擇反應(yīng)時(shí)間10 h 合適。

4 結(jié)論

以市場(chǎng)易得的三氟乙酸酐和乙烯基乙醚為原料， 經(jīng)過(guò)酰化、氨解、環(huán)合3 步反應(yīng)， 得到目標(biāo)產(chǎn)物， 總收率為59.2%。并探討了影響關(guān)環(huán)反應(yīng)的因素， 選擇了適宜反應(yīng)條件。該反應(yīng)路線原料易得，操作簡(jiǎn)便， 反應(yīng)條件溫和， 適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

（摘編自《精細(xì)化工中間體》）