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溴氰菊酯简介
物化性质
外文名:Deltamethrin;化学式:C22H19Br2NO3;分子量:505.2;CAS登录号:52918-63-5;沸 点:300℃;熔点:98℃;密 度:1.5214g/cm3;比旋光度+56~+64°(20℃/D)(c=4,C6H6)。
作用机理和应用
溴氰菊酯是拟除虫菊酯类杀虫剂,其杀虫活性高,以触杀和胃毒作用为主,对害虫有一定的驱避与拒食作用,但无内吸和熏蒸作用。杀虫谱广,击倒速度快,尤其对鳞翅目幼虫及蚜虫杀伤力大,但对螨类无效。其作用部位是昆虫神经系统,是神经性毒剂。其作用机理是作用于昆虫神经系统的电压门控钠离子通道(VGSCs),通过延迟钠通道关闭,使细胞膜持续去极化,导致神经信号传输中断,最终引发昆虫运动失调、痉挛、麻痹乃至死亡。
专利和国内登记情况
截止到2025年9月,国内溴氰菊酯原药登记证11个,制剂登记证151个。目前,溴氰菊酯的有效专利主要为制剂配方、残留检测等。
合成工艺
对溴氰菊酯进行逆合成分析,合成溴氰菊酯需要两个关键中间体通过酯化反应对接得到,其中1-苯氧基-3-甲醛氰醇可以用苯醚苯甲醛化合物与氰化钠/钾加成得到,然后拆分得到S-构型。二溴菊酯/酸是合成溴氰菊酯的重要中间体,大部分都是通过菊酸进行合成。
1、二溴菊酯/酸的合成工艺相对比较有难度,主要由于手型结构的存在,所以不同的合成方法存在品质上的差异,随着手型合成的技术发展,目前合成二溴菊酯的工艺也更加成熟。
(1)卤素交换法
专利CN1417191A报道了以二氯菊酸通过卤素交换得到二溴菊酸。反应如下:
向反应瓶中加入 50 g AlBr3及 400 g CH2Br2,搅拌下降温至-5℃~-10℃,开始滴加 250 g右旋顺式二氯菊酸 CH2Br2溶液(50 g右旋顺式二氯菊酸溶于 200 g CH2Br2中),同时由导气管通入干燥的 HBr气体,控制 2 h滴完,滴毕续通气体 1 h,低温保温2 h,液谱中控至二氯菊酸小于 0.5%,合格后将反应液滴入 10%的盐酸中水解,水解温度 25~30℃,水解毕分层,水层用 CH2Br2萃取一次,合并油层,水洗,脱溶,得三溴菊酸晶体 441 g,含量 94.7%,产率 92%。
向反应瓶中加入 80 g 三溴菊酸、200 g 水和200 g 甲苯,搅拌下滴加 30%液碱至 pH=9~10,滴毕,保温 1 h。保毕,静置分层,水层以 50 g 甲苯萃取一次,合并油层水洗至中性,脱溶,得粗品,用 50%的醋酸水溶液重结晶得灰白色二溴菊酸晶体58.5g,含量 93%,产率 91%~92%。
上述方法是通过将(1R,3R)-二氯菊酸进行溴化取代加成,然后再进行消除反应得到(1R,3R)-二溴菊酸,由于加成过程会有选择性的问题,溴也有可能加成在烯烃的两端,或者出现四溴化合物,随后再进行消除可能会影响到菊酸的构型,因此得到的(1R,3R)-二溴菊酸品质一般。
(2)臭氧化合成法
有文章(J. Org. Chem. 2008, 73, 9795–9797)报道了以2,2,5,5-四甲基环己烯酮为原料,通过手型还原剂(-)-二异松蒎基氯硼烷还原得到2,2,5,5-四甲基环己烯醇,随后对烯烃进行溴化加成,得到(1S)-(3R,4R)-2,2,5,5-四甲基-3,4-二溴环己醇,随后使用PDC对醇进行氧化得到(3R,4R)-2,2,5,5-四甲基-3,4-二溴环己酮。得到溴代环己酮在强碱条件下发生取代消除反应,得到了(1S,3R)-菊酯,最后进行臭氧氧化还原,再通过Appel反应得到了(1R,3R)-二溴菊酯。
该工艺使用便宜的原材料,通过(-)-ipc2BCl构建手型醇,在手型醇的诱导下进行溴化得到手型溴化物,随后通过一系列反应得到了(1R,3R)-二溴菊酯。反应条件相对比较温和,立体选择性和化学选择性好,但是反应步骤长,收率较低和分离难度大,文献使用了3g原料只得到了69mg产物。
2、S-氰醇化合物的合成
苯醚醛有几种合成路线,如间苯氧基甲苯的氧化或3-位溴化的苯甲醛与酚盐的缩合。得到苯甲醛再与氰化钠反应生产消旋的氰醇。消旋的氰醇可以通过与(1R)-顺式Caronaldehyde反应生成两种不同构型的缩醛,根据两种构型缩醛的物理性质不同进行分离,可以得到S-构型的氰醇。
3、溴氰菊酯的合成
将得到的(1R,3R)-二溴菊酯进行酰氯化,然后与S-构型的氰醇化合物进行酯化反应,最后得到溴氰菊酯。
参考文献:
[1]孔勇.溴氰菊酯合成[J].现代农药, 2003, 2(6):2.DOI:10.3969/j.issn.1671-5284.2003.06.003.
[2]Organic Process Research & Development 2000, 4, 77−87;
[3]J. Org. Chem. 2008, 73, 9795–9797;
[4]《农药译丛》,第五卷第四期1983年,农药译丛,澳氰菊醋的结构、合成和性质。
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