105827-91-6 / 2-氯-5-氯甲基噻唑的制備與應(yīng)用

背景及概述^[1]

2-氯-5-氯甲基噻唑(2-chloro-5-chloromethyl -1,3-thiazole)簡稱CCMT，2-氯-5-氯甲基噻唑是合成噻蟲嗪、噻蟲啉、氯噻啉等第二代新煙堿類殺蟲劑的必要中間體。第二代新煙堿類殺蟲劑的作用機(jī)理與第一代新煙堿類殺蟲劑相似，但其具有用量更低、殺蟲譜更廣、安全性更高等優(yōu)點(diǎn)，既對地上地下害蟲有一定的防治性，又能對莖葉、土壤、種子進(jìn)行處理。在蔬菜中殘留低、對環(huán)境污染少、對人類危害少，是取代有機(jī)磷、氨基甲酸酯類、有機(jī)氯類殺蟲劑的優(yōu)秀品種。因此2 -氯-5 -氯甲基噻唑的研制對于高效、廣譜、低毒新型農(nóng)藥的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

制備^[1]

1 由烯類制備

1.1以 3 -氯丙烯為原料

將氯氣( 或能產(chǎn)生氯氣的化合物，如磺酰氯)和1 -異硫氰酸基-2 -丙烯的氯仿溶液同時(shí)注入到回流的氯仿溶液中反應(yīng)。該反應(yīng)需要過量的氯氣，副反應(yīng)較多，粗品純度為 41.1 %, 簡單蒸餾后的純度也僅為47.8 %,收率 50.4 %。1 -異硫氰酸基-2 -丙烯可通過3 -氯丙烯與硫氰酸鈉反應(yīng)，再重排制備。反應(yīng)如下:

1 . 2 以 2 , 3 -二氯-1 -丙烯為原料

在硫氰酸鈉的乙腈溶液中，加入2，3 -二氯-1-丙烯回流 3h，經(jīng)過濾、脫溶得1 -硫氰酸基-2 -氯-2 -丙烯，再重排，減壓蒸出 1 -異硫氰酸基-2-氯-2 -丙烯(收率85%)，將其溶入氯仿, 低溫通氯或用磺酰氯環(huán)化，得產(chǎn)品 2-氯-5 -氯甲基噻唑(收率93 %)。需經(jīng)過精餾提純得純度較高的產(chǎn)品。

反應(yīng)如下:

2 由醛類制備

2 . 1 以丙醛為原料

混合稀鹽酸、硫脲、氯化鈣控溫20～25 ℃,通氯氣并滴加丙醛 ,反應(yīng)過程中不斷向反應(yīng)液中加入冰水，約23h 后，向溶液中加入堿，立即有白色沉淀析出，過濾得2 -氨基-5-甲基噻唑( 收率58.8 %～70 %)，2-氨基-5-甲基噻唑再經(jīng)重氮化反應(yīng)，直接與鹽酸加熱反應(yīng)能得到氯化物2-氯-5-甲基噻唑(收率80%)，再經(jīng) N -氯代琥珀酰亞胺(NCS)在光照下氯化得到2-氯-5-氯甲基噻唑(收率61%)。

2 . 2 以丙烯醛為原料

在 pH 值為8～8.5 的過氧化氫溶液中，滴加丙烯醛，保溫10～20 ℃，得環(huán)氧丙烯醛，降溫至0 ℃，加入硫脲環(huán)化得 2 -氨基 -5 -羥甲基噻唑，脫水后溶解于濃鹽酸，用亞硝酸鈉重氮化, 再經(jīng)水解氯化得2-氯-5 -氯甲基噻唑。

3 由胺類制備

3 . 1 以炔丙胺為原料Kraatz U和 O' sulliva A C 分別用氯氣或磺酰氯對5-亞甲基-1, 3 -噻唑烷-硫酮進(jìn)行氯化，能以較好的收率和純度得到2 -氯-5 -氯甲基噻唑。而5 -亞甲基-1 , 3 -噻唑烷-硫酮可由炔丙胺與二硫化碳經(jīng)加成、環(huán)化合成(收率90%)。

應(yīng)用 ^[1]

1 在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用

1 . 1 噻蟲嗪

噻蟲嗪( thiamethoxam) 是由諾華(現(xiàn)先正達(dá)) 公司于1991年開發(fā)的,是一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和很強(qiáng)殺蟲活性的新煙堿類殺蟲劑。由于噻蟲嗪分子量低，辛醇-水分配系數(shù)小，水中溶解度相對較高，藥劑被快速吸收，通過植物體內(nèi)的木質(zhì)部向上輸送到株體各部， 在植株體內(nèi)滯留時(shí)間長，降解緩慢，可較長時(shí)間控制住害蟲危害。噻蟲嗪在害蟲體內(nèi)，模擬乙酰膽堿，刺激受體蛋白，干擾昆蟲體內(nèi)傳導(dǎo)。而這種模擬乙酰膽堿(本身不是乙酰膽堿)，乙酰膽堿酶自然不能降解，使害蟲一直處于高度興奮中，直至死亡。

與第一代煙堿類殺蟲劑相比其具有更高的活性、更高的安全性、更廣的活性譜 ，是取代那些對哺乳動(dòng)物高毒、高殘留和對環(huán)境影響大以及抗性嚴(yán)重的有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類、有機(jī)氯類等殺蟲劑的最佳品種之一。對哺乳動(dòng)物毒性: 大鼠急性經(jīng)口LD₅₀ 1563mg/kg，大鼠急性經(jīng)皮LD₅₀ >2000mg/kg; 大鼠急性吸入LD₅₀(4h): 3720mg/m3；對兔眼睛和皮膚無刺激性，對豚鼠皮膚無敏感。對鳥類毒性:鵪鶉LD₅₀1552mg/kg，野鴨LD₅₀576mg/kg，鵪鶉LC₅₀>5200mg/L，野鴨 LC₅₀ >5200mg/L。對魚、水蚤和軟體動(dòng)物基本無毒; 水藻、蚯蚓對其不敏感。由于內(nèi)吸性強(qiáng)的殺蟲劑，連續(xù)多次使用，往往產(chǎn)生害蟲對藥劑的抗藥性。為此， 諾華公司曾反復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)噻蟲嗪本身對抗性品系害蟲保持著高活性，與其它藥劑無交互抗性。

在實(shí)驗(yàn)室中測定表明， 噻蟲嗪能有效地防治鱗翅目、鞘翅目、纓翅目等害蟲如: 各種蚜蟲、葉蟬、粉虱、飛虱 、金龜子幼蟲、線蟲、地面甲蟲、潛夜蛾等，特別是對同翅目表現(xiàn)出很高的活性，同時(shí)顯示了具有觸殺、胃毒和內(nèi)吸活性，殘效期長是這個(gè)化合物的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，它也適用于農(nóng)作物的莖葉處理、土壤處理和種子處理。

1 . 2 噻蟲胺

噻蟲胺是由日本武田化學(xué)工業(yè)有限公司發(fā)明、并與拜耳作物科學(xué)公司聯(lián)合開發(fā)的新煙堿類廣譜性殺蟲劑，和其它煙堿類化合物一樣，作用于昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)突觸后膜的煙堿性乙酰膽堿受體，顯示了激動(dòng)劑作用。對脊椎動(dòng)物不利影響極小， 僅對昆蟲煙乙酰膽堿受體有強(qiáng)興奮作用， 但對脊椎動(dòng)物沒有， 這表明它對脊椎動(dòng)物與昆蟲有選擇性毒性，實(shí)驗(yàn)室的研究表明，噻蟲胺不僅對半翅目昆蟲有高活性，而且對鞘翅目、纓翅目、雙翅目和一些鱗翅目害蟲均有很高的活性如: 褐飛虱、灰飛虱、黑尾葉禪、棉蚜、桃蚜、bemisia argentifolii、珀蝽、馬鈴薯瓢蟲、棕櫚薊馬 、苜蓿薊馬、二化螟 、菜蛾和桃蛀果蛾等 ，它的防效明顯優(yōu)于殺螟松。

由于這種化合物具有優(yōu)異的根內(nèi)吸性，因此， 可以各種施用方法使用，大田試驗(yàn)中，葉面施用、稻田水中施用、土壤施用和種子處理均能對害蟲顯示優(yōu)異的防治。對哺乳動(dòng)物毒性: 鼠口服急性LD₅₀ >5000mg/kg，鼠皮急性LD₅₀ >2000mg/kg，鼠吸入急性 LC₅₀ >6.1mg/L，對兔眼、兔皮無刺激，鵪鶉口服LD₅₀ >2000mg/kg，鵪鶉每日規(guī)定食量LC₅₀>5200mg/L，野鴨每日規(guī)定食量 LC₅₀ >5200mg/L，虹鱒魚 96h LC₅₀ >100mg/L。對有機(jī)磷，氨基甲酸酯和合成擬除蟲菊酯具高抗性的害蟲對噻蟲胺無抗性。

1. 3 氯噻啉

氯噻啉是由南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司自行開發(fā)的新型強(qiáng)內(nèi)吸性殺蟲劑， 氯噻啉是一種新煙堿類殺蟲劑，其作用機(jī)理:對害蟲的突觸受體具有神經(jīng)傳導(dǎo)阻斷作用，與煙堿類殺蟲劑的作用機(jī)理相同。經(jīng)田間藥效試驗(yàn)表明: 對十字花科蔬菜蚜蟲、水稻飛虱、番茄( 大柵) 白粉虱、柑桔樹蚜蟲、茶樹小綠葉蟬等作物害蟲有較好的防效。氯噻啉原藥對雄、雌性大鼠急性經(jīng)口LD₅₀分別為1470mg/kg 和 1620mg/kg ，急性經(jīng)皮 LD50 >2000mg/kg ，對皮膚、眼睛無刺激性、無致敏性。致突變試驗(yàn): Ames 試驗(yàn) ，小鼠骨髓細(xì)胞微核試驗(yàn)，小鼠睪丸細(xì)胞染色體畸變試驗(yàn)均為陰性。大鼠飼喂 90d 亞慢性試驗(yàn)最大無作用劑量為1.5mg/( kg·d)，10 %氯噻啉可濕性粉劑對雄、雌性大鼠急性經(jīng)口LD₅₀分別為3690mg/kg和27l0mg/kg ，急性經(jīng)皮LD₅₀ >2000mg/kg， 對皮膚和眼睛無刺激性;無致敏性。該藥為低毒殺蟲劑。

主要參考資料

[1]石隆平，左伯軍，李磊，翟春偉.2-氯-5-氯甲基噻唑的合成研究進(jìn)展及其應(yīng)用[J].山東化工，2006(01):19-22+12.