CN1386741A - 一种甲基吡啶磷的合成方法 - Google Patents

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吴茂祥
高冬寿
黄当睦
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Abstract

本发明是关于甲基吡啶磷的合成方法,它是以噁唑[4,5－b]吡啶－2(3H)酮为原料,分别经氯化、羟甲基化、氯代和最后的缩合反应,生成甲基吡啶磷。该化合物是种杀螨剂,兼具杀虫活性,属触杀和胃毒药剂,持效性好,杀虫谱广,可用于棉花、果树、蔬菜及牲畜、公共卫生和家庭,防治各种螨类及蠢蛾、蚜虫、叶虱、小食心虫、马铃薯甲虫和苍蝇、蟑螂等。本剂对人畜低毒,属高效、低毒、低残留性的安全药剂。有明显的实用价值和巨大的市场潜力。

Description

一种甲基吡啶磷的合成方法
本发明涉及化学合成领域，特别是涉及一种采用噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮为原料，合成新型的有机磷农药甲基吡啶磷的方法。
甲基吡啶磷产品对人畜低毒，是世界卫生组织(WHO)列为推荐使用的有机磷杀虫剂，可制成乳剂、喷雾剂、粉剂、可湿性粉和可溶性颗粒(蝇蟑宁)等；其中甲基吡啶磷颗粒状毒饵，特别适用于防治苍蝇、蟑螂等卫生害虫。众所周知，当今世界困惑人类的真正问题是如何保证所必需的粮食问题，对此除了努力控制人口外，还必须增加单位面积的粮食产量，以改善世界营养及食品供应，农药则是其中必不可少的手段之一，通过使用农药以保证农业丰收。此外，蓄牧业、渔业、公共及家庭卫生的除害灭病上均离不开农药。为了保证人类粮食的供应，提高农作物的产量，以及保障人类的健康，在世界许多国家，均投入了相当的人力、物力，致力于新农药的开发，特别是发达国家中的一些世界性大化工企业，更是不惜一切进行新农药的研制。近年来，隋着人们环境意识的普遍提高，环境保护呼声日益高涨，高毒农药大量使用对环境的负面影响已引起世界的广泛关注。许多国家和一些国际组织纷纷制定法规禁止或限制高毒农药的使用，如美国颁布了“联邦食品安全法”，要求从新对每种农药进行全面的危害评估，***粮农组织及环境规划署制定了“PIC公约”，对22种农药作出了进口限制。较之国外先进国家，我国的农药工业还比较落后，品种比较单一，但却是高毒农药的生产大国和消费大国，甲胺磷、久效磷、对硫磷、甲基对硫磷、氧乐果、敌敌畏等六种高毒的杀虫剂的产量占全国农药总产量的1/3以上，其中仅仅高毒的甲胺磷农药一个品种的年产量就达7.2万吨。特别值得注意的是：因甲胺磷等高毒农药在蔬菜上使用所导致的食物中毒事件不断发生，给人们的生命财产安全带来极大的危害。为此，国家石化部和农业部共同制定了中国农药工业“十五”发展规划，要求在“十五”期间，彻底削减高毒的有机杀虫剂，并大力开发新型高效替代品，由于低毒有机磷杀虫剂的生产工艺比较简单，且可利用现有生产设备，因此，我国农药行业对低毒有机磷杀虫剂的的研究开发非常重视。由于，我国幅员辽阔、人口众多，随着人民生活水平的提高，环保意识的增强，无论在农业、蓄牧业、渔业、公共及家庭卫生的除害灭病上，人们对低毒农药需求量也越来越大，所以，高效低毒甲基吡啶磷杀虫剂的开发，比较适合我国国情，有着巨大的市场潜力。
甲基吡啶磷(azamethiphos)，又称甲基吡噁磷，唑啶磷，化学名称为S-6-氯-2，3-二氢-2-氧代-1，3-噁唑[4，5-b]吡啶-3-基-甲基-O，O-二甲基硫代磷酸酯。其分子式为C9H10ClN2O5SP，结构式如图1所示。它是一种杀螨剂，兼具杀虫活性，属触杀和胃毒药剂，持效性好，杀虫谱广，可用于棉花、果树、蔬菜及牲畜、公共卫生和家庭，防治各种螨类及蠢蛾、蚜虫、叶虱、小食心虫、马铃薯甲虫和苍蝇、蟑螂等，本剂对人畜低毒，属高效、低毒、低残留性的安全药剂。1978年瑞士汽巴-嘉基(Ciba-Geigy)公司首先申报了Ger offen 2,131,734；Bert1,347,373；US 3,808,218等有关合成与应用专利，而后，英、美、德、日、俄等世界各国也报道了有关的应用研究。1999年诺华动物保健有限公司瑞士生产厂在我国农业部进行了进口兽药注册，在(99)外兽药准字24号中，分别注册了甲基吡啶磷原料、50％与10％的甲基吡啶磷可湿性粉、甲基吡啶磷可溶性颗粒(蝇蟑宁)，并在上海设立经销部。而国内至今尚未见到有关这方面的合成报道。
本发明的目的在于公开一种采用噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮为起始原料，经氯化、羟甲基化、氯代、缩合等反应，合成甲基吡啶磷的方法。
本发明的技术方案依次包括如下步骤：(1)首先将200-350g的噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮溶解在2-2.5L的DMF溶剂中，在0-50℃下通入氯气进行氯化反应1-5小时，制备6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮；(2)将20-300g的6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮加入到20-300g37％的甲醛水溶液中，在0-80℃之间进行羟甲基化反应3-5小时，制得3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮；(3)将60-80g的3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮溶解在溶剂中，加入30-50ml亚硫酰氯，在0-120℃(最佳为50-60℃)温度下进行氯代反应4-6小时，生成3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮，其中可以用苯、甲苯、二甲苯、氯仿等为溶剂，亚硫酰氯氯代剂也可以用三氯化磷、五氯化磷、三氯氧化磷等替代；(4)将100-500g 3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和90-110g O，O-二甲基硫代磷酸铵溶解在溶剂中，在0-120℃(最佳为60-65℃)下搅拌反应5-30分钟，合成甲基吡啶磷。反应中加入惰性的溶剂和稀释剂是合适的，本反应中可用的溶剂或稀释剂有：伯脂肪酮，如丙酮、甲乙酮等；醇类，如甲醇、乙醇、异丙醇等；酯，如醋酸乙酯等；腈；N-烷基酰胺；芳烴，如苯、甲苯等；水以及水和溶剂的混合物。
本发明与现有技术相比有如下突出优点：(1)工艺简单，条件温和；(2)产品属触杀和胃毒药剂，持效性好，杀虫谱广；(3)产品用途广，可用于棉花、果树、蔬菜及牲畜、公共卫生和家庭，防治各种螨类及蠢蛾、蚜虫、叶虱、小食心虫、马铃薯甲虫和苍蝇、蟑螂等；(4)本剂对人畜低毒，属高效、低毒、低残留性的安全药剂。有明显的实用价值和巨大的市场潜力。
现对附图作简要说明：图1是甲基吡啶磷的结构图；图2是6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的结构图；图3是3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的结构图；图4是3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的结构图。
实施例1：
(a)将272g噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮溶解在2L的DMF溶剂中，在25℃下通入148g的氯气2-3小时，然后在室温下搅拌，倒入冰水中，过滤，干燥，得300g 6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮，熔点：187-188℃；
(b)将24.80g 6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮加到28g 37％的甲醛水溶液中，再加入150ml水，在60℃之间反应4小时，反应结束后经冷却、过滤、干燥，得26.50g 3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮，熔点：135-137℃；
(c)将70g 3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮溶解在370ml甲苯溶液中，同时加入40ml的亚硫酰氯，在50℃下反应5小时，然后用水泵抽去溶液中的气体，蒸除甲苯，用水洗涤固体物质，经过滤、干燥，得到70g 3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮，熔点：105-106℃；
(d)将110g 3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和100g O，O-二甲基硫代磷酸铵溶解在260ml的甲醇中，在65℃下搅拌反应20分钟，蒸除部分甲醇后，加适量水搅拌，过滤、干燥，得到90g的甲基吡啶磷，熔点：89-90℃。
实施例2：
(a)将300g噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮溶解在2250ml的DMF溶剂中，在25℃下，2小时内通入148g的氯气，然后在室温下搅拌1小时，倒入4.5升的冰水中，经过滤、洗涤、干燥，得318g 6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮，熔点：187-188℃；
(b)将202.5g 6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮加到240g 37％的甲醛水溶液中，再加入1200ml水，在室温下搅拌1.5小时，在60℃之间反应2小时，后经冷却、过滤，滤渣用冰水洗涤，在40℃水浴下真空干燥，得222g 3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮，熔点：137-138℃；
(c)将360g 3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮悬浮在1800mlCHCl3溶液中，迅速加入300g亚硫酰氯，将混合物在室温下搅拌1.5小时，在60℃下搅拌1小时，然后在水浴下真空蒸发，残渣用石油醚处理后，过滤得3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮，熔点：104-106℃；
(d)将493g 3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和432g O，O-二甲基硫代磷酸铵溶解在1080ml的甲醇中，搅拌均匀后，迅速加热至沸，然后在搅拌下廻溜5分钟，将混合物倒入1620ml水中，在旋转蒸发器中蒸去大部分甲醇，最后将油状沉淀物用1080ml甲醇和270ml水的混合物进行离析重结晶处理，将凝聚的固体过滤、得到447g晶状甲基吡啶磷，熔点：89-90℃。

Claims (8)

1.一种甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：该法的技术方案依次包括下列步骤：(1)首先将200-350g的噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮溶解在2-2.5L的DMF溶剂中，在0-50℃下通入氯气进行氯化反应1-5小时，制备6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮；(2)将20-300g的6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮加到20-300g 37％的甲醛水溶液中，在0-80℃之间进行羟甲基化反应3-5小时，制得3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮；(3)将60-80g的3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮溶解在溶剂中，加入30-50ml氯代剂，在0-120℃的温度下进行氯代反应4-6小时，生成3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮；(4)将100-500g 3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和90-110g O，O-二甲基硫代磷酸铵溶解(或悬浮)在溶剂或稀释剂中，在0-120℃搅拌下，缩合反应5-30分钟，合成甲基吡啶磷。
2.如权利要求1所述的甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：所述的由噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和氯气进行氯化反应，制备6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的反应温度为20-25℃。
3.如权利要求1所述的甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：所述的由6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和甲醛水溶液进行羟甲基化反应，得到3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的反应温度为50-60℃。
4.如权利要求1所述的甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：所述的由3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和亚硫酰氯进行氯代反应，得到3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的反应温度为50-60℃。
5.如权利要求1或4所述的甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：所述的3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的氯代反应所用的溶剂可以是苯、甲苯、二甲苯、氯仿等。
6.如权利要求1或4所述的甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：所述的3-羟甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的氯代反应所用的氯代剂可以是亚硫酰氯、三氯化磷、五氯化磷、三氯氧化磷等。
7.如权利要求1所述的甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：所述的由3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮和O，O-二甲基硫代磷酸铵进行缩合反应，合成甲基吡啶磷原药的反应温度为60-65℃。
8.如权利要求1或7所述的甲基吡啶磷的合成方法，其特征在于：所述的3-氯甲基-6-氯-噁唑[4，5-b]吡啶-2(3H)酮的缩合反应，可用甲醇、乙醇、异丙醇等C1-C6的饱和醇；丙酮、甲乙酮等脂肪酮；醋酸乙酯等酯类；腈；N-烷基酰胺；苯、甲苯等芳烴；水以及水和上述溶剂的混合物为溶剂或稀释剂。
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