專(zhuān)利名稱(chēng)：第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑jt－l001及其化學(xué)合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)化合物，具體涉及一種可以用做殺蟲(chóng)劑的化合物N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒及其化學(xué)合成方法。
背景技術(shù)：
新煙堿類(lèi)化合物是一類(lèi)新型的、引人注目的、具有優(yōu)異生物活性的化學(xué)殺蟲(chóng)劑。自1991年拜耳公司開(kāi)發(fā)了吡蟲(chóng)啉(imidacloprid)之后，又有1995年日本武田公司的烯啶蟲(chóng)胺(nitenpyram)、1996年日本曹達(dá)公司的啶蟲(chóng)脒(acetamiprid)、1998年諾華公司(現(xiàn)先正達(dá))開(kāi)發(fā)的噻蟲(chóng)嗪(thiamethoxam)、2000年拜耳公司開(kāi)發(fā)的噻蟲(chóng)啉(thiacloprid)、2002年武田/拜耳開(kāi)發(fā)的噻蟲(chóng)胺(clothianidin)和日本三井化學(xué)開(kāi)發(fā)的呋蟲(chóng)胺(dinotefuran)。目前這些品種已在世界很多國(guó)家商品化上市，其中僅吡蟲(chóng)啉、啶蟲(chóng)咪已在我國(guó)投入工業(yè)化生產(chǎn)，成為了我國(guó)棉化、水稻、蔬菜及各種果樹(shù)防治刺吸式口器害蟲(chóng)的首選殺蟲(chóng)劑，目前主要防治對(duì)象有飛虱(稻褐飛虱、灰飛虱、白背飛虱)、蚜蟲(chóng)類(lèi)、稻葉蟬、梨木虱、薊馬類(lèi)都取得了非常良好的防治效果。以吡蟲(chóng)啉為代表的氯代煙堿類(lèi)第一代殺蟲(chóng)劑和以噻蟲(chóng)嗪為代表的硫代煙堿類(lèi)第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑，其作用機(jī)制相同，作用靶點(diǎn)為乙酰膽堿受體，干擾昆蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)的正常傳導(dǎo)，引起神經(jīng)通路阻塞，致昆蟲(chóng)麻痹而死，作用機(jī)制新穎。自從吡蟲(chóng)啉進(jìn)入市場(chǎng)后，在世界上，新煙堿類(lèi)已成為發(fā)展最快的一類(lèi)化學(xué)殺蟲(chóng)劑。由于其具有觸殺、胃毒、內(nèi)吸傳導(dǎo)，而且殺蟲(chóng)譜廣、用量低、對(duì)哺乳動(dòng)物毒性低、環(huán)境相容性好、安全性高，已成為取代那些對(duì)哺乳動(dòng)物高毒、有殘留和導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題的有機(jī)磷類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)、擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)、有機(jī)氯類(lèi)殺蟲(chóng)劑的急需用品，深受關(guān)注，其應(yīng)用前景非常廣闊。
但吡蟲(chóng)啉殺蟲(chóng)劑仍存在一些不足，諸如咀嚼式口器害蟲(chóng)的殺死活性較低，殺蟲(chóng)廣譜性仍有一定局限性，在實(shí)際使用中需加高效滲透劑進(jìn)行增滲提高速效性，在低溫使用時(shí)藥效受到影響而存在著正溫度效應(yīng)之弊。此外，吡蟲(chóng)啉生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，尤其是其中間體2-氯-5-氯甲基吡啶制取技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以第一代和第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑為先導(dǎo)化合物，并對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)和活性進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)了一種新的第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，即JT-L001。
本發(fā)明的另一目的是提供上述第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑的化學(xué)合成方法。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施達(dá)到一種作為殺蟲(chóng)劑的式(I)化合物N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒， 一種制備JT-L001的方法，將2-氯-5-氯甲基噻唑與N-氰基乙脒在50～90℃(優(yōu)選70～85℃)下反應(yīng)，生成N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒，2-氯-5-氯甲基噻唑與N-氰基乙脒的用量的摩爾比為1∶1以上(優(yōu)選1∶1.1～1.3)反應(yīng)溶劑為乙醇或氯仿，催化劑為CsCl；再與硫酸二甲酯以摩爾比為1∶1以上(優(yōu)選1∶1.1～1.3)的比例在5～40℃(優(yōu)選15～20℃)下反應(yīng)，生成N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下 另一種制備JT-L001的方法，將2-氯-5-氯甲基噻唑與N-氰基-N’-甲基乙脒以摩爾比為1∶1以上(優(yōu)選1∶1～1.2)的比例，在10～80℃(優(yōu)選30～40℃)下反應(yīng)，反應(yīng)溶劑為DMF，以NaH為縮合劑生成N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下 還有一種制備JT-L001的方法，先將2-氯-5-氯甲基噻唑與—甲胺以摩爾比為1∶1以上(優(yōu)選1∶1.5～2.0)的比例，在20～60℃(優(yōu)選40～45℃)下反應(yīng)，生成N-甲基-2-氯-5-噻唑甲基胺；再與N-氰基乙亞胺酸乙酯以摩爾比為1∶1以上(優(yōu)選1∶1.1～1.2)的比例，在50～90℃(優(yōu)選80～85℃)下，以乙醇為溶劑進(jìn)行反應(yīng)，生成N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下 另一種制備JT-L001的方法，先將2-氯-5-氯甲基噻唑與氨氣以摩爾比為1∶1以上(優(yōu)選1∶1.5～2.0)的比例在常溫、0.2～0.5MPa壓力下反應(yīng)，制得2-氯-5-甲胺基噻唑；再將2-氯-5-甲胺基噻唑與N-氰基乙亞胺酸乙酯以摩爾比為1以上∶1(優(yōu)選1.2～1.3∶1)的比例在50～100℃(優(yōu)選70～80℃)下反應(yīng)，制取N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒；將得到的N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒與硫酸二甲酯以摩爾比為1∶1以上(優(yōu)選1∶1.1～1.3)的比例，在5～50℃(優(yōu)選10～25℃)下反應(yīng)，得到N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下 中間體2-氯-5-氯甲基噻唑的化學(xué)合成路線(xiàn)為用2，3-二氯丙烯與NaSCN在乙腈中回流生成2-氯-3-氯硫基-1-丙烯，經(jīng)減壓濃縮提純后，再滴加硫酰氯(2-氯-3-氯硫基-1-丙烯與硫酰氯的摩爾比為1∶1.2)，升溫至回流，得2-氯-5-氯甲基噻唑 上述中間體及N-氰基乙脒、N-氰基-N’-甲基乙脒、N-氰基乙亞胺酸乙酯均有商品市售。
說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求中提到的1∶1以上的比例和1以上∶1的比例中，“1以上”指大于或等于1都可以，但考慮到成本及反應(yīng)效率問(wèn)題，又各自給出了較佳的反應(yīng)范圍。
第一代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑，如吡蟲(chóng)啉的結(jié)構(gòu)式
中，含有2-氯-5-吡啶基，另外還有啶蟲(chóng)脒、烯啶蟲(chóng)胺、噻蟲(chóng)啉都含有2-氯-5-吡啶基，它們都稱(chēng)為第一代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑；而噻蟲(chóng)嗪的結(jié)構(gòu)式 中，以2-氯-5-噻唑基取代了吡蟲(chóng)啉等第一代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑結(jié)構(gòu)式中的2-氯-5-吡啶基，另外還有噻蟲(chóng)胺，成為了性能更佳的第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑。
本發(fā)明所得到的JT-L001殺蟲(chóng)劑中文化學(xué)名為N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，英文化學(xué)名稱(chēng)為N’-(2-chloro-1，3-thiagol-5-ydmethyl)-N-cyano-N’-methylacetamidine，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為 分子式為C8H9ClN4S，相對(duì)分子質(zhì)量為228.59，試驗(yàn)代號(hào)為JT-L001，參考新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑的中文命名擬定名為噻蟲(chóng)脒。原藥為淡黃色固體粉末，熔點(diǎn)96～108℃，易溶于二氯乙烷、氯仿、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙腈等有機(jī)溶劑中，對(duì)光穩(wěn)定。
本發(fā)明以2-氯-5-噻唑基取代了第一代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑化學(xué)結(jié)構(gòu)中的2-氯-5-吡啶基，由此①不但保持著吡蟲(chóng)啉對(duì)刺吸式口器害蟲(chóng)的極高活性，同時(shí)又對(duì)咀嚼式口器害蟲(chóng)的活性大為提高。
②提高了藥效、增加了廣譜性，經(jīng)生物活性測(cè)試，主要防治對(duì)象有蚜蟲(chóng)、飛虱、稻葉蟬、二化螟、縱卷葉螟、稻薊馬、小青化金龜、茶條金龜、茶綠葉蟬、葡萄葉蟬、蚧蟲(chóng)、小菜蛾、桃小食心蟲(chóng)、茶黃薊馬、桔黃薊馬，具有觸殺、胃毒和內(nèi)吸作用?？捎糜谒尽⒚藁?、小麥、蔬菜、果樹(shù)、豆類(lèi)、茶葉，用量為10～30g/hm2。
③高效、安全、速效、長(zhǎng)殘效(15～20天)、環(huán)境相容性好，從而改善了吡蟲(chóng)啉需加增滲劑而提高速效性和吡蟲(chóng)啉需在避免低溫下使用才能更好發(fā)揮藥效的不足。
④本發(fā)明以2-氯-5-噻唑基代替了吡蟲(chóng)啉等第一代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑結(jié)構(gòu)中的2-氯-5-吡啶基，由于氯代噻唑具備了成熟的合成方法和生產(chǎn)工藝，與氯代吡啶相比，制備工藝簡(jiǎn)單，原料立足于國(guó)內(nèi)，易得、成本低。
參考文獻(xiàn)1.章玉蘋(píng)，黃炳球，吡蟲(chóng)啉的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，世界農(nóng)藥，2000.22(6)23～28.
2.程霞編 譯，亦冰 校，第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑噻蟲(chóng)嗪的開(kāi)發(fā)，世界農(nóng)藥，2001，23(4)17～25.
3.宣日成等，吡蟲(chóng)啉的合成方法，農(nóng)藥，1998，37(10)11～14.
4.程志明等，吡蟲(chóng)清的合成，農(nóng)藥，1998(37)(9)12～14.
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在500ml反應(yīng)瓶中加入100ml無(wú)水乙醇，0.5克CsCl，開(kāi)攪拌加入折純45.65g(0.55mol)的N-氰基乙脒，而后緩慢滴加入折純品84g(0.5mol)的2-氯-5-氯甲基噻唑與50ml無(wú)水乙醇的混合溶液，并保持在室溫下滴加1小時(shí)，滴加完后繼續(xù)攪拌15min，升溫至70～75℃反應(yīng)半小時(shí)，同時(shí)排出不凝氣體，再升溫至回流，反應(yīng)1小時(shí)后，緩慢冷卻至＜10℃，析出結(jié)晶，過(guò)濾并用乙醇噴洗濾餅，結(jié)晶烘干后得N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒96.6g，含量89％，收率80.3％。
將以上所得的N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒(0.401mol)加入反應(yīng)瓶，并加200ml氯仿，Bu4NBr(PTC)0.03g，攪拌并冷卻至10～15℃，滴加硫酸二甲酯55.5g(0.44mol)和50％氫氧化鈉溶液，約半小時(shí)加完，于15～20℃攪拌反應(yīng)3小時(shí)后，調(diào)pH值至中性，倒入分液漏斗，分出水層，并用氯仿萃取合并于油層，油層經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后，冷卻至＜0℃結(jié)晶，過(guò)濾得結(jié)晶經(jīng)烘干，制得淡黃色固體N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒(JT-L001)81.6g，含量86.1％，收率76.6％。
實(shí)施例2將150ml經(jīng)干燥的N，N-二甲基甲酰胺加入干燥的玻璃反應(yīng)瓶中，再將折純84g(0.5mol)的2-氯-5-氯甲基噻唑加入，攪拌，再十分小心地將折純12g(0.5mol)NaH加入10℃的反應(yīng)瓶中，攪拌15min后加入N-氰基-N’-甲基乙脒折純48.5g(0.5mol)，升溫至50℃左右，攪拌6小時(shí)，緩慢冷卻至10℃左右，結(jié)晶，過(guò)濾，濾餅用清水洗滌，烘干，得黃色JT-L00173.1g，含量80.2％，收率51.16％。
實(shí)施例3在500ml磨口玻璃反應(yīng)瓶中，加入折純品84g(0.5mol)的2-氯-5-氯甲基噻唑，攪拌下滴加入折純品59g(1.9mol)的一甲胺和95％乙醇150ml預(yù)先制冷的混合液中，保持0～5℃，攪拌均勻，升溫至40℃反應(yīng)4h后，負(fù)壓蒸出乙醇及殘氣，調(diào)pH至中性，倒入分液漏斗中靜置分層后，取油層用無(wú)水Na2SO4干燥，得N-甲基-2-氯-5-噻唑甲基胺76.9g，含量94.1％，收率88.5％。
將折純品52g(0.46mol)的N-氰基乙亞酸乙脂與100ml無(wú)水乙醇的混合溶液，在攪拌下滴加到上述反應(yīng)瓶中，保持滴加溫度40℃，在2.5h內(nèi)滴加反應(yīng)，然后升溫至回流，反應(yīng)3h，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，用無(wú)水乙醇洗滌濾餅，經(jīng)烘干得淡黃色固體N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒(JT-L001)95.5g，含量95.6％，總收率79.8％。
實(shí)施例4將500ml液氨投入壓力釜中，緩慢加入84g折純0.5mol的2-氯-5-氯甲基噻唑，再加入甲苯200ml，控制0.25MPa、，攪拌反應(yīng)6小時(shí)后，卸壓并蒸出甲苯及余氣，得到2-氯-5-胺甲基噻唑93.1g，含量98.2％，收率為80％。
將上述的(0.4mol)到2-氯-5-胺甲基噻唑，加入三口玻璃反應(yīng)瓶中，加水150ml，攪拌，在室溫下將49.28g折純(0.44mol)N-氰基-乙酰亞胺酸乙酯在15min滴加入反應(yīng)瓶，攪拌半小時(shí)，再加入乙醇50ml，加熱至75～80℃，回流中使固體全部溶解，緩慢冷卻至10℃，滴加硫酸二甲酯55.5g(0.44mol)及Bu4NBr(PTC)0.04g和50％氫氧化鈉溶液，約半小時(shí)加完，于15～20℃攪拌反應(yīng)3小時(shí)后，冷卻至＜0℃結(jié)晶，析出淡黃色結(jié)晶的JT-L001，經(jīng)過(guò)濾烘干，得74.5g，含量86.2％，總收率70.2％。
權(quán)利要求
1.一種作殺蟲(chóng)劑用的式(I)化合物N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，
2.一種制備權(quán)利要求1所述的化合物的方法，其特征在于將2-氯-5-氯甲基噻唑與N-氰基乙脒以摩爾比為1∶1以上的比例在50～90℃下反應(yīng)，生成N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒，再與硫酸二甲酯以摩爾比為1∶1以上的比例在5～40℃下反應(yīng)，生成N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于2-氯-5-氯甲基噻唑與N-氰基乙脒的用量的摩爾比為1∶1.1～1.3，反應(yīng)溫度為70～85℃，溶劑為乙醇或氯仿，催化劑為CsCl；N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒與硫酸二甲酯以摩爾比為1∶1.1～1.3的比例的反應(yīng)溫度為15～20℃。
4.一種制備權(quán)利要求1所述的化合物的方法，其特征在于將2-氯-5-氯甲基噻唑與N-氰基-N’-甲基乙脒以摩爾比為1∶1以上的比例在10～80℃下反應(yīng)，生成N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于2-氯-5-氯甲基噻唑與N-氰基-N’-甲基乙脒的用量的摩爾比為1∶1～1.2，反應(yīng)溫度為30～40℃，溶劑為DMF，以NaH為縮合劑。
6.一種制備權(quán)利要求1所述的化合物的方法，其特征在于先將2-氯-5-氯甲基噻唑與一甲胺以摩爾比為1∶1以上的比例在20～60℃下反應(yīng)，生成N-甲基-2-氯-5-噻唑甲基胺；再將N-甲基-2-氯-5-噻唑甲基胺與N-氰基乙亞胺酸乙酯以摩爾比為1∶1以上的比例在50～90℃下反應(yīng)，生成N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于2-氯-5-氯甲基噻唑與一甲胺的用量的摩爾比為1∶1.5～2.0，反應(yīng)溫度為40～45℃；N-甲基-2-氯-5-噻唑甲基胺與N-氰基乙亞氨酸乙酯的用量的摩爾比為1∶1.1～1.2，反應(yīng)溫度為80～85℃，以乙醇為溶劑。
8.一種制備權(quán)利要求1所述的化合物的方法，其特征在于先將2-氯-5-氯甲基噻唑與氨氣以摩爾比為1∶1以上的比例反應(yīng)，制得2-氯-5-甲胺基噻唑；再將2-氯-5-甲胺基噻唑與N-氰基乙亞胺酸乙酯以摩爾比為1以上∶1的比例在50～100℃下反應(yīng)，制取N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒；將得到的N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒與硫酸二甲酯以摩爾比為1∶1以上的比例在5～50℃下反應(yīng)，得到N’-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-N-氰基-N’-甲基乙脒，反應(yīng)方程式如下
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于2-氯-5-氯甲基噻唑與氨氣的摩爾比為1∶1.5～2.0，反應(yīng)在常溫、0.2～0.5MPa壓力下進(jìn)行；2-氯-5-甲胺基噻唑與N-氰基乙亞胺酸乙酯的摩爾比為1.2～1.3∶1，反應(yīng)在70～80℃下進(jìn)行；N-氰基-N’-(2-氯-5-噻唑甲基)乙脒與硫酸二甲酯的摩爾比為1∶1.1～1.3，反應(yīng)溫度為10～25℃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種第二代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑JT－L001，即式(I)化合物N’－(2－氯－1，3－噻唑－5－基甲基)－N－氰基－N’－甲基乙脒及其化學(xué)合成方法。本發(fā)明公開(kāi)的化合物不僅比第一代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑效果好，而且對(duì)刺吸式口器害蟲(chóng)和咀嚼式口器害蟲(chóng)都具有較好的觸殺、胃毒和內(nèi)吸活性，其具有高效、低毒、安全和環(huán)境相容性好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01N47/40GK101016277SQ20071002030
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
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