甲基二卤菊酸无环醇拟除虫菊酯合成法的制作方法

专利名称：甲基二卤菊酸无环醇拟除虫菊酯合成法的制作方法技术领域：本发明属于有机合成杀虫剂的领域。近一二十年来，拟除虫菊酯的合成方法发展极为迅速，现有合成的拟除虫菊酯种类繁多，然而具有工业化规模、产品商业化的不多，其原因在于合成路线较长、合成工艺复杂，因而成本较高，所以开发合成路线简短，价格便宜、生物活性较好的、容易工业化生产的新的拟除虫菊酯品种，就具有理论意义和应用价值。为了简化合成除虫菊酯的步骤，缩短合成路线，降低成本，易于工业化和实用化，本发明提出用异丙义丙酮为原料、经硫、膦叶立德试剂双键环丙烷化反应、羰基的二卤烯化、或先经膦叶立德试剂的羰基二卤烯化、后双键的环丙烷化反应，再经水解生成环丙烷羧酸，然后与无环醇或芳醇酯化得到无环醇或含环醇拟除虫菊酯。日本山本出等人(昭和-46939)用3-乙酰基-2，2-二甲基环丙烷羧酸分别与一些醇生成环丙烷羧酸酯，本发明的反式甲基二卤菊酸无环醇酯的合成更为简便且杀虫活性增强。本发明以异丙义丙酮为原料，(1)与硫、膦叶立德试剂，如乙氧酰基亚甲基四氢噻唑硫叶立德，乙氧酰基亚甲基二苯硫叶立德，乙氧酰基亚甲基三苯膦叶立德等反，生成反式3-乙酰基-2，2-二甲基环丙烷羧酸乙酯，然后与二卤亚甲基膦叶立德进行羰基的二卤烯化反应。(2)先与二卤亚甲基膦叶德进行羰基的二卤烯化反应，再在铑、铜或钯化合物等催化剂作用下，重氮乙酸酯与双键的环丙烷化反应，制得反式或顺反式-3-(1-甲基-2，2-二卤乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸乙酯、再经水解反式或顺反式-3-(1-甲基-2，2-二卤乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸(简称甲基二卤菊酸)。然后、再用反式、顺式或顺反式甲基二卤菊酸与不饱和开链醇、如1-乙炔基-2-甲基-2-戊烯-1-醇，1-氰基-2-甲基-2-戊烯-1-醇，2-甲基-2-戊烯-1-醇等分别生成相应的无环醇拟除虫菊酯。也可与芳醇，如α-乙炔基-3-苯氧基苄醇，4-氟-3-苯氧基苄醇、对甲氧甲基-α-乙炔基苄醇、对甲氧甲基-α-氰基苄醇、对甲氧甲基苄醇分别生成相应的菊酯。本发明的酯化反应中，采用了二步法与一步法，由于一步法是酰氯化与成酯一步完成，先将吡啶与氯化亚砜制成盐后，再与菊酸进行酰氯化，这样酰氯中间产物不用分离可直接与醇酯化，可减少氯化亚砜用量，避免刺激性气体逸出造成污染，并能缩短反应步骤、简化操作程序，减少对生产设备腐蚀等优点。因而一步法比二步法为好，且得率相近。在制备α-氰基菊酯中，在相转移催化剂Q+X-作用下，先与氰化物形成Q+CN-进入有机相、CN-与醛生成的亲核加成物，立即与酰氯作用，生成α-氰基菊酯。其优点是反应中不生成氰醇，工艺简单，且得率高，避免了先生成易分解、不宜久放的氰醇。由于本发明以异丙义丙酮为原料，经过环丙烷化、卤化或先卤化、后环丙烷，水解、酯化几个步骤合成除虫菊酯，使拟除虫菊酯的合成步骤或路线大为简化，其反应条件无特殊的要求，易在工业生产中实现，且原料易得，每步的得率较高。同时引入易制备、收率高的无环醇作为菊醇，使菊酯的合成步骤更为简短。另一方面，在分子内引入双键有利于生物体内的氧化还原反应，并且开链醇的存在又使菊酯的结构中有更多可旋转的键，使分子具有高度柔性，尤其对反式酸其杀虫活性更为显著，可成为药效较好的产品。并且无环醇菊酯具有分子量低，沸点低、蒸气压高，更可用于喷杀虫剂、电蚊香等等，实施例1，反-3-乙酰基-2，2-二甲基环丙烷羧酸乙酯(Ⅰ)的制备在三口并中，加入异丙义丙酮14.7g(0.15mol)，氮气保护搅拌下滴加17.4g(0.1mol)乙氧酰基亚甲基四氢噻唑硫叶立德，室温放置2-3天或再搅拌80℃加热20小时，回收除去过量异丙义丙酮，收集b.p.84-86℃/1.3mmHg的无色液体(Ⅰ)。收率大于82%。2，反-3-(1-甲基-2，2-二溴乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸乙酯(Ⅱ)的制备在三口并中加入9.2g(50m mol)(Ⅰ)21.6g(65m mol)CBr4和110ml二氯甲烷，冰浴冷却至-5～0℃，氮气保护搅拌下滴加34g(130m mol)三苯膦溶于50ml二氯甲烷的溶液，继续反应3-4小时，然后室温反应30-40小时，过滤，用30-60°石油醚洗涤固体，合并洗涤液，饱和食盐水洗涤有机层，干燥，蒸去溶剂，减压蒸馏收集b.p.110-113℃/0.5mm Hg的淡黄色液体(Ⅱ)。收率大于70%。3，反-3-(1-甲基-2，2-二氯乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸乙酯(Ⅲ)的制备在三口并中，加入7.4g(40m mol)(Ⅰ)，21g(80m mol)三苯膦和45ml苯，冰浴冷至0℃，氮气保护搅拌下滴加10g(50m mol)CBrCl3溶于15ml苯溶液，反应3-4小时，再继续在室温反应24-30小时，过滤，用30-60°石油醚洗涤固体，合并洗涤液，再饱和食盐水洗涤有机层，干燥，除去溶剂，减压蒸馏收集b.p.78-80℃/0.3mm Hg无色液体(Ⅲ)。收率大于70%。4，反-3-(1-甲基-2.2-二溴乙烯基)-2.2-二甲基环丙烷羧酸(Ⅳ)的制备。在园底烧并中加入(Ⅱ)6.8g(20m mol)，8ml乙醇和11.3ml 2N NaOH溶液，回流4小时，减压除去溶剂，再加入10ml水溶解固体，2N HCl溶液酸化至PH＝1，析出白色固体，二氯甲烷萃取(20ml×3)，饱和食盐水洗涤，干燥，除去溶剂得(Ⅳ)酸5.6g，经石油醚∶氯仿＝9∶1(Ⅴ/Ⅴ)重经晶得白色固体5.3g，收率大于85%。m.p.122.5-123℃。5，反-3-(1-甲基-2，2-二氯乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸(Ⅴ)的制备在园底烧并中，投入(Ⅲ)7.5g(30m mol)，15ml甲苯，23ml 2N NaOH，0.1g四丁基氯化铵，在80-90℃搅拌2-4小时，冷却，分出有机层，水层用2N盐酸溶液酸化至PH＝1，即有大量白色固体析出，二氯甲烷萃取，饱和食盐水洗涤，干燥，除去溶剂得到(Ⅴ)酸6g，m.p.99-100℃，收率90%。经石油醚∶氯仿＝9∶1(V/V)重经晶，得白色柱状晶体。6，反-3-(1-甲基-2、2-二氯乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸-α-乙炔基-2-甲基-2-戊烯菊酯(Ⅵ)的制备方法a在园底烧并中加入2.2g(10m mol)(Ⅴ)和3ml环己烷，1.7ml(24mmol)氯化亚砜和3ml环己烷的溶液，加毕，在30-45℃搅拌反应6小时，减压除去过量氯化亚砜与溶剂，得到淡黄色菊酰氯，再加入10ml环己烷，冰水冷却下滴到由1.3g(10m mol)1-乙炔基-2-甲基-2-戊烯-1-醇，2.4ml吡啶和10ml环己烷组成的溶液中，继续在室温反应2-3小时，再加热至40-50℃，反应4-5小时，然后依次用少量1N盐酸溶液，1N氢氧化钠溶液及饱和食盐水洗至中性，干燥，减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析(用石油醚∶乙酸乙酯＝9∶1(V/V)作洗脱剂，纯化后得黄色粘稠液体(Ⅵ)，收率大于72%。方法b在园底烧并加入2.2ml吡啶和8ml苯，滴加0.7ml(10m mol)氯化亚砜和3ml苯溶液，室温搅拌反应15-20分钟，再滴加2.2g(10m mol)(Ⅴ)和20ml苯溶液，在25℃搅拌3小时，滴加1.24g(10m mol)1-乙炔基-2-甲基-2-戊烯-1-醇溶于10ml苯溶液后，继续搅拌20小时，然后依次用饱和食盐水，1N盐酸溶液，1N氢氧化钠溶液洗涤至中性，干燥，蒸去溶剂，残留物经柱层析纯化，得黄色粘稠液体(Ⅵ)。收率大于70%。7，反-3-(1-甲基-2，2-二氯乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸-α-氰基-2-甲基-2-戊烯菊酯(Ⅶ)的制备方法a在园底烧并加入2.2g(10m mol)(Ⅴ)和3ml环己烷，滴加1.7ml(24m mol)氯化亚砜和4ml环己烷溶液后，在30-45℃搅拌反应6小时，减压蒸馏除去过量氯化亚砜和溶剂，得淡黄色菊酰氯，然后入10ml环己烷，滴到冰盐浴冷至-5℃以下的1.25g 1-氰基-2-甲基-2-戊烯-1-醇，1.5ml吡啶和10ml环己烷的溶液中，继续搅拌反应半小时，室温反应8-10小时，反应液依次用1N盐酸溶液，1N氢氧化钠溶液和饱和食盐水洗至中性，干燥，减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析纯化，得到无色粘稠液(Ⅶ)。收率大于72%。方法b在三口并中加入由a法制得的10m mol(Ⅴ)菊酰氯，1.1g(11m mol)2-甲基-2-戊烯醛，0.15g(0.5ml)四丁基氯化铵与30ml环己烷，剧烈搅拌，冰水冷至0℃，缓慢滴加0.7g(11m mol)氰化钾和0.2g(1.8m mol)碳酸钠与5ml水的溶液，滴加完毕后，在室温反应2小时，然后升温至40-45℃反应3-5小时，反应结束，加水10ml，分出有机层，水层用少量有机溶剂萃取，饱和食盐水洗涤有机层、干燥、减压蒸馏除去溶剂，残留物经柱层析、得到无色粘稠液体(Ⅶ)。收率大于70%。(其他各种菊酯参照6，7的步骤制备)。权利要求1.本发明为含溴或含氯拟除虫菊酯的合成方法，其特征在于以异丙义丙酮为原料，经硫、膦叶立德试剂与双键的环丙烷化，然后与膦叶立德试剂进行羰基的二卤烯化、水解、酯化等反应或先经羰基的二卤烯化、再双键的环丙烷化，水解、酯化等反应生成无环醇或含环醇拟除虫菊酯的合成方法。2.根据权项要求1所述的合成方法，其特征在于环丙烷化反应使用的硫、膦叶立德试剂为S＝CHCOOR，φ2S＝CHCOOR，φ3P＝CHCOOR，其制备的反应条件为10-13N NaOH与饱和碳酯钾溶液。环丙烷化反应物比叶立德异丙义丙酮＝1∶1-2(克分子比)反应温度0～80℃3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于羰基的二卤烯化反应中，使用膦叶立德试剂为(X＝Br，Cl)反应物比酮酯∶Ph3P∶CX4＝1∶(2-4)∶(1-2)(克分子比)反应温度-5～50℃。4.根据权项Ⅰ所述的合成方法，其特征在于甲基二溴(二氯)菊酸制备中，使用相转移催化剂，如四丁基氯化铵，四丁基溴化碳，四丁基碘化铵、四乙基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵，苄基三乙基氯化铵，间苯氧基苄基三乙基氯化铵。5.根据权项1所述的合成方法，其特征在于酯化反中采用二步法或一步法。二步法反应物比菊酰氯∶醇∶吡啶＝1∶(1-1.2)∶(1-2)(克分子比)一步法反应物比菊酸∶醇∶氯化亚砜∶吡啶＝1∶(1～1.2)∶(1-1.2)∶(2-3)(克分子比)反应温度0～50℃。α-氰基菊酯一步法制备(菊酰氯-醛-氰化钠(钾)直接酯化法)反应物比醛∶菊酰氯∶氰化钠(钾)＝1∶1.2∶(1-1.2)(克分子比)相转移催化剂使用量为醛的0.5～5%(克分子)反应温度0-50℃。全文摘要本发明为含溴或含氯拟除虫菊酯的合成方法，以异丙义丙酮为原料，经硫、膦叶立德试剂与双键的环丙烷化，然后与膦叶立德试剂进行羰基的二卤烯化，水解、酯化等反应或先经羰基的二卤烯化，再双键的环丙烷化、水解、酯化等反应，生成无环醇或含环醇拟除虫菊酯的合成方法。文档编号C07C255/39GK1072170SQ9110752公开日1993年5月19日 申请日期1991年11月5日 优先权日1991年11月5日发明者朱畅蟾 申请人:华东师范大学