高效杀虫剂氯虫苯甲酰胺的合成进展

黄一波

【摘 要】Chlorantraniliprole is a kind of novel insecticide with high efficacy and low toxicity, which exerts distinctive effects on lepidopterid. The synthesis methods of chlorantraniliprole were reviewed in recent years home and aboard. Meanwhile, those methods were comprehensively evaluated from the economic, environmental, and operational aspects.%氯虫苯甲酰胺是一种新型高效、低毒杀虫剂,对鳞翅目害虫具有显著杀虫效果.综述了近几年来国内外有关氯虫苯甲酰胺的合成方法,并从经济角度、环境因素、可操作性等方面进行综合评价. 【期刊名称】《现代农药》 【年(卷),期】2012(011)004 【总页数】4页(P11-14)

【关键词】氯虫苯甲酰胺;杀虫剂;合成;进展 【作 者】黄一波

【作者单位】常州工程职业技术学院制药系,江苏常州213164 【正文语种】中 文 【中图分类】TQ453.2+99

氯虫苯甲酰胺作为一种新型高效、低毒杀虫剂，广泛应用于鳞翅目害虫的防治中

[1]。它属于鱼尼丁受体作用剂，通过选择性激活害虫肌肉中的鱼尼丁受体，过度释放细胞内钙离子，导致害虫瘫痪死亡[2]。此杀虫剂具有广谱性、高效性，且安全、低毒。美国杜邦公司在2000年成功研发，2007年在菲律宾首次上市销售，2009年开始在我国销售。目前，氯虫苯甲酰胺的合成已经成为国内外研究人员关注的热点[3-5]。

1 氯虫苯甲酰胺的合成方法

氯虫苯甲酰胺的传统合成方法是由美国杜邦公司公开报道的2条路线[6-8]。 1.1 合成路线一及其改进 1.1.1 合成路线一

杜邦公司报道的第一条路线如图1所示。主要利用 N,N-二甲基氨基磺酰基吡唑 (A-1) 作为起始原料，在强碱试剂正丁基锂存在下，在-70℃温度下与溴化试剂发生溴代反应。脱去 N,N-二甲基磺酰胺，得到3-溴吡唑 (A-3)。在无机碱作用下，与2,3-二氯吡啶发生偶联反应。再在LDA (二异丙基氨基锂) 试剂存在下通入 CO2，在吡唑环上引入羧基，得到关键中间体3-溴-1-(3-氯吡啶-2-基)-1H-吡唑-5-甲酸 (A-6)。A-6与2-氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸 (A-7)在甲磺酰氯作用下，先成环，再与甲胺发生开环反应，得到目标产物氯虫苯甲酰胺。

此路线涉及到6步反应，其中涉及到2步低温反应，使用了有机金属试剂，反应要求较高，工业化过程存在一定的困难。 1.1.2 合成路线一的优化改进

第一条合成路线中使用正丁基锂以及二异丙基氨基锂强碱性试剂，对空气及水蒸气比较敏感，操作困难，而且涉及-78℃低温反应，条件较苛刻。杜邦公司由此针对第一条路线中关键中间体A-6的合成进行改进，具体如图2所示。利用起始原料2,3-二氯吡啶 (B-1)，先与水合肼反应得到缩合产物B-2。这一步是典型的亲核取代反应。再与顺丁烯二酸二乙酯在乙醇钠体系下发生催化环合。这一步涉及到2

个过程，显示末端的氨基进攻酯基，离去乙氧基；然后，吡啶环上的氨基进攻双键，发生加成反应。中间体B-3经由POBr3溴化，过二硫酸钾氧化，酸性条件下水解，得到关键中间体 A-6。而中间体A-6进一步制备目标产物氯虫苯甲酰胺的步骤与图1中所示合成路线相一致。 图1 氯虫苯甲酰胺合成路线一 图2 关键中间体A-6的改进合成方法

另外，在图2中的第2步环合步骤，也存在许多副反应，收率不高。同时，POBr3的腐蚀性极强，操作上存在一定的困难。因此，许多研究人员纷纷考虑其改进措施[9-11]。

如王艳军[9]等人以廉价的马来酸酐为原料，经过甲醇醇解、溴化、酰化、环合制得B-3类似物B-3'，如图 3。此方法与顺丁烯二酸二乙酯环合法相比，活性提高，减少副产物生成。

图3 马来酸酐改进合成B-3类似物B-3'

由B-3通过反应生成B-4，可直接用POBr3或者PBr5溴化，但是此类溴化试剂腐蚀性强，操作较困难。因此，陈一芬[10]等人提出了B-3到B-4合成改进方法，用苯磺酰氯与羟基反应，再通入HBr，离去苯磺酰基 (图4)。另外，吴永果[11]等也提出用对甲苯磺酰氯对B-3进行酯化，再用HBr进行卤化。由此，利用苯磺酸酯与HBr的溴化过程，避免使用强腐蚀性POBr3或者PBr5，有利于操作，减少污染。

图4 关键中间体B-4的改进合成方法 1.2 合成路线二及其改进 1.2.1 合成路线二

氯虫苯甲酰胺合成路线一 (图 1) 中，吡唑酸(A-6) 先与2-氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸 (A-7) 形成苯并嗪 (A-8)，再用甲胺开环，得到目标产物。而氯虫苯甲酰胺的合

成路线二中，先由 2-氨基-3-甲基苯甲酸氯化得到A-7，再经酰胺化得到中间体C-1，C-1与A-6反应，得到氯虫苯甲酰胺，如图5所示。 图5 氯虫苯甲酰胺合成路线二 1.2.2 合成路线二的优化改进

C-1作为合成路线二的关键中间体，也可以从不同的原料进行合成。方法亦有多种，据谭海军[12]报道，以3-甲基-2-硝基苯甲酸甲酯为原料，经过酰胺化、硝基还原、磺酰氯氯化，得到相应的C-1(图6)。此路线方法所需的原料价格低廉，反应条件温和，操作简便，收率高，适用于工业化生产。

此外，路线二的改进合成方法中，可以用酰化物A-6'代替A-6参与反应，制备氯虫苯甲酰胺。并且，中国专利[13]报道了B-4制备A-6'的合成路线 (图7)。 图6 C-1的改进合成方法

图7 A-6类似物A-6'的改进合成方法

在传统的方法中，一般可先将B-4用强氧化剂氧化脱氢，水解，再酰化，得到A-6'。而如图7所示，可将B-4先水解，再用酰化试剂一步同时酰化和氧化，得到产物A-6'。此方法既减少了合成步骤，又减少大量废水的排放。 2 综合分析

根据近年的文献报道情况，国内外许多课题组从事氯虫苯甲酰胺的合成研究工作。但是，从研究内容上看，尚未出现颠覆传统设计路线的新型合成方法。多数研究人员主要立足于杜邦公司的公开报道，进行局部工艺的优化和改进。

依据上面各条路线的改进方法，我们优先推荐路线一的耦合改进方法，具体如图8所示。此合成路线尽管步骤较多，但从绿色化学角度来看，可以避免使用高毒、强腐蚀性试剂；从经济可行性角度考虑，避免使用一些较贵的化学试剂；另外，从合成策略角度看，体现了原子经济性。 图8 氯虫苯甲酰胺的建议合成路线

3 小结

氯虫苯甲酰胺作为一种重要的邻甲酰氨基苯甲酰胺类杀虫剂，已经受到研究人员的广泛关注。人们对此项目的深入研究，必将推动该类农药的发展，同时，也为其他类似新型农药的创制与开发提供坚强的技术保障。 参考文献

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