環唑醇卡賓反應條件優化

樹 浩

（江蘇劍牌農化股份有限公司，江蘇 鹽城 224700）

1 前言

環唑醇（Cyproconazole，CCZ）是瑞士山道士公司（Sandoz AG）開發的三唑類殺菌劑，是麥角甾醇脫甲基化抑制劑，具有預防和治療的作用，對禾谷類作物、咖啡、甜菜、果樹和葡萄上的白粉菌屬、銹菌目、孢霉菌屬、喙孢屬、殼針孢屬、黑星菌屬病菌均有效，可防治谷類和咖啡銹病，谷類、果樹和葡萄白粉病，花生、甜菜葉斑病，蘋果黑星病和花生白腐病，還可以與其它殺菌劑混用。環唑醇 1989 年在法國首先作為麥類葉面噴施的殺菌劑推出，后來作為種子處理劑，廣泛用于西歐、美國的冬麥和棉花的種子處理。[1-2]

卡賓（Carbene）反應，又稱碳賓、碳烯。通常由含有容易離去基團的分子消去一個中性分子而形成。一般以R2C：表示，與碳自由基一樣，指碳原子上只有兩個價鍵連有基團，還剩兩個未成鍵電子的高活性中間體，屬于不帶電荷的中性活潑中間體。卡賓是H2C：和它的取代衍生物的通稱。卡賓的壽命遠低于1 秒，只能在低溫下捕集，在晶格中加以分離和觀察。它的存在已被大量實驗所證明。卡賓在有機合成中有廣泛的應用，主要用于增長碳鏈，制取小環烷烴，制取多環。

環丙唑醇的重要中間體環酮—1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙酮是由1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇氧化得來的，而化合物1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇是由1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷反應得來。所以本文重點研究了1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷的反應。通過條件篩選，選擇最優合成條件，氣相收率可達94%。[3]

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

儀器：氣象色譜儀（日本島津公司）；DF-101S 恒溫加熱磁力攪拌器（河南予華儀器公司）；S212 機械攪拌器（河南予華儀器公司）；攪拌棒，四口燒瓶，溫度計，恒壓滴液漏斗，回流管，瓶塞，燒杯等。

試劑：1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇（自主合成），鋅粉（工業級，98%，800 目），氯化亞銅（試劑級，98%），乙二醇二甲醚（工業級，99%），二溴甲烷（試劑級，98%），十二烷基苯磺酸（工業級，98%），鹽酸36%（試劑級），碳酸氫鈉(試劑級，99%)，甲苯（試劑級，99%），醋酸（試劑級，99%），紅鋁（試劑級，99%），乙酰氯（試劑級，99%），對甲苯磺酸（試劑級，99%）。[4-5]

2.2 實驗步驟

（如圖1）在1L 四口瓶中加入60g 甲苯、96g 鋅粉、2.5g氯化亞銅和100g 乙二醇二甲醚，升溫回流15min，滴加4g SDBA 與80g 乙二醇二甲醚混合溶液回流15min，之后再加入1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇92g 回流，45分鐘左右加入160g 二溴甲烷，之后加入2g 氯化亞銅，在回流下保溫10～20 分鐘。[6]

保溫結束后，降溫到0℃加入15%鹽酸水溶液400g，再加水此時PH 在2 左右，攪拌30min，保持PH 不變，過濾，濾餅重2g 左右；分層，水層保留待用，物料層加入水200g，在加入乙二醇二甲醚200g，攪拌分層，在用3%碳酸氫鈉調PH 至5 左右，分層后，物料層加入水150ml，攪拌分層30 分鐘，去水層。第一次水層，用50ml 每次的甲苯提取兩次，分層，加入乙二醇二甲醚50g 再按上面步驟水洗，合并有機層；常壓蒸餾至90℃，降溫后，減壓至-0.095Mpa蒸餾，當溫度至85℃時，得到1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇。[7]

2.3 實驗結果與討論

2.3.1 溫度對反應的影響（保溫時間與溫度對反應含量的關系）

通過控制其他反應條件都相同的的前提下，改變反應溫度，獲得了一系列實驗數據（圖2），最終通過不同溫度下收率分析，60℃ 保溫時，原料基本不反應，沒有產物生成。而且同一溫度下，保溫時間越長，收率越低。可能隨著時間延長，其他未知副反應較多，所得產物顏色比較深，收率明顯下降。通過數據比較，最佳反應溫度為90℃，保溫1 小時以內反應最好，氣相含量達到92%。而繼續將溫度升高至110℃，隨著保溫時間的推移，氣相含量從87%逐漸下降，3 小時候氣相含量降至73%，通過對比得出結論反應溫度90℃，保溫1 小時最佳。[8]

圖2 不同溫度下收率情況

2.3.2 催化劑對反應影響

在90℃下，更換反應中的催化劑，獲得了一系列實驗數據（見圖3）。

圖3 不同催化劑下收率情況

目前已嘗試的催化劑有醋酸、紅鋁、乙酰氯、對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸。通過圖中數據對比，不加催化劑時，反應氣相收率為88%。而加了催化劑醋酸、紅鋁、乙酰氯、對甲苯磺酸時，收率反而降低。只有添加十二烷基苯磺酸的反應收率較高，氣相收率達到了92%。所以我們選擇的最佳催化劑是十二烷基苯磺酸。

2.3.3 二溴甲烷與鋅粉同比例變化對含量影響

通過對比實驗數據可以發現，當二溴甲烷、鋅粉為1eq時，氣相收率最低只有56%，而且原料還有40%未反應，隨著將而溴甲烷與鋅粉的用量逐漸提高，氣相收率明顯升高，未反應原料也顯著降低，當二溴甲烷、鋅粉為2.5eq 時，氣相收率為91%，原料只剩0.5%未反應。二溴甲烷、鋅粉投料量再提升3eq 時，收率變化不明顯。所以最經濟的用量為二溴甲烷、鋅粉的最佳當量為2.5（見表1）。[9]

表1 不同二溴甲烷、鋅粉用量下的收率情況

2.3.4 氯化亞銅的量與反應影響

氯化亞銅作為路易斯酸，不同用量的反應有極大的影響，故需要進行大量的實驗，摸索出最佳用量。在確定的反應溫度下、催化劑種類、二溴甲烷與鋅粉用量下，選取了一部分數據列于表2。

表2 不同氯化亞銅用量下的收率情況

結合實驗證實，氯化亞銅不是越多越有利于反應進行。當氯化亞銅為0.5eq 時，氣相收率只有74%，原料有12%未反應；當氯化亞銅為0.05eq 時，氣相收率89%，原料有2%未反應，而氯化亞銅0.1eq 時，氣相收率最好，收率可達92%，原料完全反應。所以，氯化亞銅最佳投料量為0.1eq。[10]

3 結論

綜合考慮，我們篩選的最優條件：反應溫度為90℃、催化劑為十二烷基苯磺酸、二溴甲烷和鋅粉為2.5eq、氯化亞銅為0.1eq。此時，反應氣相收率最高，可以達到88～92%之間。