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153197-14-9 / 恶嗪草酮的应用与制备

背景及概述[1]

恶嗪草酮是有新型恶嗪草酮母体的水稻和草坪用除草剂。恶嗪草酮对移栽水稻安全性高,对水稻一年生杂草,特别对稗草高效、残效长。它对日本草坪很安全,对芽前的一年生禾本科杂草高效且残效长。2000年,其在日本农药登记,至今作为水稻用除草剂,已有含磺酰胺类除草剂的混剂和不含类除草剂的混剂等十几个品种。作为草坪用除草剂,有从萌芽期到生长期,直至终期都能使用的液剂上市。在我国、韩国和泰国等作为水稻用除草剂进行了农药登记。

作用机理[1]

恶嗪草酮由杂草的根部吸收,使新根和新叶停止生长,随之茎叶部黄化,杂草枯死。通过生化试验得知,恶嗪草酮和已知除草剂的呼吸阻害、光合成阻害、DNA生化合成阻害、RNA生化合成阻害、蛋白质生化合成阻害、脂质生化合成阻害、脂肪酸合成酶阻害、ACc酶阻害、氨基酸生化合成阻害和天冬酰氨合成酶阻害等作用机理不一致,是一种新型的作用机理。

应用[2]

恶嗪草酮主要用来防除重要的阔叶杂草、莎草科杂草及稗属杂草等,除稗草有特效,也可用于草坪除草。对水稻安全,对后茬作物小麦、大麦、胡萝卜、白菜、洋葱等无不良影响。水稻田播后苗前用除草剂,直播田使用剂量为25一509a.1./h扩,移栽田使用剂量为30一809a.1./hmZ。在整个生长季节,防除稗草仅用一次药即可。若与其它除草剂如吡嗪磺隆等混用,不仅可扩大杀草谱,还具有显著的增效作用。在我国,恶嗪草酮主要用于水稻移栽田、直播田防除稗草、千金子、异型莎草、沟繁缕等,使用剂量为40一509a.1./h扩(亩用量为2.“一3.339a.1.),使用方法为瓶甩或喷雾。

制备[3]

以3,5-二氯苯甲酸为原料与二氯亚砜反应制备3,5-二氯苯甲酰氯,经氢气还原得到3,5-二氯苄醇,再用盐酸取代得到3,5-二氯苄氯,再与氰化钠反应得到3,5-二氯苄腈,再用碘甲烷制得3,5-二氯苄腈的二甲基取代的苄腈,水解成酰胺,再经霍夫曼降解得到1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺,最后与甲醛生成N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺。以苯基乙酸乙酯为原料与乙酸乙酯经克莱森反应得到3-苯基乙酰乙酸乙酯,3-苯基乙酰乙酸乙酯水解后再与丙酮反应得到5-苯基-2,2,6-三甲基-2H,4H-1,3-二氧杂环己烯-4酮。5-苯基-2,2,6-三甲基-2H,4H-1,3-二氧杂环己烯-4酮与N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺反应制得嗪草酮。

恶嗪草酮的应用与制备

1)将50.0g(0.26mol)3,5-二氯苯甲酸与93g(0.78mo1)二氯亚砜混合搅拌,加热回流3h,蒸馏除去剩余的二氯亚砜,高真空蒸馏收集产品3,5-二氯苯甲酰氯48.8g,收率89%。将48.5g(0.23mo1)的3,5-二氯苯甲酰氯、Raney镍(2.3g)和乙醇500mL组成的混合物在5MPa、60℃下搅拌反应15h,反应完毕后,滤除Raney镍,减压蒸除溶剂得到47.1g3,5-二氯苄醇。

2)于0℃下,向17.6g(0.1mol)3,5-二氯苄醇的350mL二氯甲烷溶液中,滴加15g(0.15mol)36.5%的盐酸,加毕,升温回流反应4h,TLC监测反应完毕后,减压蒸出过溶剂,残余物加水,乙酸乙酯萃取,有机相依次经水洗,饱和碳酸氢钠洗,饱和盐水洗,干燥,过滤,脱溶得3,5-二氯苄氯。

3)于40℃下,将2.69g(55mmol)氰化钠溶解于300mL二甲基亚砜中,然后向其中加入9.7g(50mmol)3,5-二氯苄氯,加入催化量的18-冠-6,反应混合物升温至80℃反应2h,TLC监测反应完毕后,将反应液倒入水中,甲苯萃取,有机相依次经水洗,饱和盐水洗,干燥,过滤,脱溶,残余物柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯与石油醚(沸程60~90℃),体积比为1∶3)纯化得3,5-二氯苄腈。

4)向37g(0.2mol)3,5-二氯苄腈的350mLN,N-二甲基甲酰胺溶液中,分批加入70%的氢化钠17.2g(0.5mol),于室温搅拌反应4h,再向其中分批加入56.8g(0.4mol)碘甲烷,加毕,反应混合物升温至100℃反应10h,TLC监测反应完毕后,将反应液倒入水中,乙酸乙酯萃取,有机相依次经水洗,饱和盐水洗,干燥,过滤,脱溶得产品2-(3,5-二氯苯基)-2-甲基丙腈。

5)在三口瓶中加入浓硫酸104.2mL,冷却下,通入氮气。滴加2-(3,5-二氯苯基)-2-甲基丙腈88.8g(0.417mol)。反应过程放热,因此滴加必须缓慢。滴加完后混合物在室温搅拌3d。然后慢慢倒入约150g冰水中。用221g碳酸钠及38mL50%氢氧化钠中和至pH=9。用二氯甲烷萃取2次。蒸去二氯甲烷。得产品2-(3,5-二氯苯基)-2-甲基丙酰胺。

6)在三口瓶中加入10%氢氧化钠溶液1L,加入92.4g(0.4mol)2-(3,5-二氯苯基)-2-甲基丙酰胺,降温至0℃,缓慢滴加次溴酸钠(56g,0.417mol,溶解于15%氢氧化钠溶液350mL)。滴加完毕,将混合物保持在室温下反应1d,然后再冷却至0℃后,用50%硫酸将pH值调至5,并将混合物保持在室温下反应2d。乙酸乙酯萃取,有机相依次经水洗,饱和盐水洗,干燥,过滤,脱溶得1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺。

7)在室温下将7.6g上步所得产品慢慢地加入到4.7g37%的甲醛水溶液中,加完后恒温反应7h。加入饱和碳酸氢钠水溶液,并用乙醚萃取,有机层用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥。减压蒸掉溶剂得到8.6gN-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺白色晶体。将9.6g2-苯基乙酰乙酸、6.8mL丙酮和8.8mL乙酸酐的混合物保持在-15℃下,往其中加入0.53mL浓硫酸。再将此混合物保持在-15℃下使其反应24h。将反应混合物倒入250mL10%碳酸钠溶液中,在室温下搅拌,滤取生成的白色结晶,用水、己烷充分洗净,在减压下充分干燥,获得9.0g5-苯基-2,2,6-三甲基-2H,4H-1,3-二氧杂环己烯-4酮。在将0.65g5-苯基-2,2,6-三甲基-2H,4H-1,3-二氧杂环己烯-4酮与0.65gN-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺混合并加热至150℃反应30min。混合物用正己烷与乙酸乙酯和混合溶剂进行重结晶得到0.9g嗪草酮。

主要参考资料

[1] 除草剂(口恶)嗪草酮的开发

[2] 新型杀稗剂—恶嗪草酮

[3] 噁嗪草酮合成方法述评