分享好友 资讯首页 资讯分类 切换频道

氟吡菌酰胺合成新路线——基于镍催化还原交叉偶联,总收率57.6%,含量98%以上

2025-12-04 16:422080

来源:《中国新技术新产品》2025(20)

作者:江凌睿; 郑大治; 黄扬杰; 等 


氟吡菌酰胺(ISO通用名:Fluopyram)是由德国拜耳作物科学公司开发的新型高效、绿色并且低毒的含氟农药,是含2个三氟甲基的吡啶乙基苯甲酰胺结构的化合物。氟吡菌酰胺不仅可以作为广谱杀菌剂应用于谷物、蔬菜、瓜果和花卉等70多种作物的疫病防治,而且可以作为靶向琥珀酸脱氢酶(SDHI)的抑制剂应用于线虫的防治,具有非常广阔的应用前景。 

 

目前较流行的氟吡菌酰胺合成工艺存在以下问题:1)需要使用高毒氰化物,并且需要高温脱羧和使用大量的强酸强碱。2)需要进行危险的催化氢化反应,对设备要求比较高,极大地增加了合成成本。3)合成步骤多,中间产物分离困难,反应产物颜色较深,不利于反应进行,不符合原子经济性原则。 


因此,开发一种反应步骤少、操作简单、成本低、三废少、收率高和纯度高的氟吡菌酰胺合成新工艺是亟待解决的问题。本研究发展了两步法合成氟吡菌酰胺,如图1所示。第一步,酰氯与伯胺进行酰胺化反应合成中间体1;第二步,镍催化还原偶联反应,完成氟吡菌酰胺合成。本文主要对第二步合成过程进行讨论,着重考查催化剂、配体、溶剂、还原剂、温度和反应时间对该偶联反应的影响。


XPJX202520011_01900.jpg

图1 氟吡菌酰胺合成新路线


1、试验部分


1.1 试验材料 


试验所用试剂主要包括溴乙胺氢溴酸盐、2-三氟甲基苯甲酰氯、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶、三乙胺(B1)、吡啶(B2)、二异丙基胺(B3)、氢氧化钠(B4)、氢氧化钾(B5)、碳酸钠(B6)、碳酸钾(B7)、碳酸氢钠(B8)、碳酸氢钾(B9)、锰粉、锌粉、无水氯化镍(Cat.1)、溴化镍(Cat.2)、碘化镍(Cat.3)、乙酰丙酮镍(Cat.4)、乙酸镍(II)四水合物(Cat.5)、三氟甲磺酸镍(Cat.6)、2,2'-联吡啶(L1)、5,5'-二甲基-2,2'-联吡啶(L2)、[2,2'-联吡啶]-4,4'-二羧酸二甲酯(L3)、1,10-邻菲啰啉(L4)、2,9-二甲基-1,10-菲罗啉(L5)、2,6-双(4,5-二氢噁唑-2-基)吡啶(L6)、2,2'∶6',2''-三联吡啶(L7)、二氯甲烷(DCM)、二氯乙烷(DCE)、四氢呋喃(THF)、乙腈(MeCN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)以及1,4-二氧六环。 


1.2 试验方法 


1.2.1 中间体1的制备方法 


在氮气氛围下,向100mL圆底烧瓶中依次加入2-溴乙胺氢溴酸盐(12mmol)、1,4-二氧六环(15mL)和2-(三氟甲基)苯甲酰氯(10mmol),并将反应瓶置于冰水浴中,以10%碳酸钠溶液为缚酸剂进行酰胺化反应,慢慢滴加碳酸钠溶液,使反应液pH值维持在8~9,反应搅拌6h。反应结束后,使用乙酸乙酯萃取反应液,使用饱和食盐水洗涤,并使用有机相用无水硫酸钠干燥,旋蒸除去乙酸乙酯,得到白色固体。白色固体使用少量正己烷洗涤3次,经核磁共振波谱仪和气相色谱质谱联用仪检测,得到产物为目标中间体1(2.65g),产率为90%,含量为97%。气质联用仪显示中间体1保留时间为10.834min。测试条件如下:色谱柱SH-Rxi-5Sil MS,进样口温度250℃,离子源240℃。


1.2.2 镍催化氟吡菌酰胺的合成 


在氮气氛围下,向50mL烧瓶中依次加入中间体1(4.0mmol)、乙酸镍(II)四水合物(0.4mmol)、2,2'-联吡啶(0.6mmol)、锰粉(6.0mmol)以及DMAc溶剂(10mL),进而加入2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶(4.8mmol),在常温下将混合物搅拌2h。反应结束后,加入20mL水,进而使用乙酸乙酯萃取混合液,使用有机相用饱和食盐水洗涤3次,并使用有机相用无水乙酸钠干燥,旋蒸得到油状混合物,经柱色谱纯化得到白色固体,即为目标产物氟吡菌酰胺(1.03g),产率65%。气质联用仪显示氟吡菌酰胺保留时间为13.507min。测试条件如下:色谱柱SH-Rxi-5Sil MS,进样口温度250℃,离子源240℃。


2、结果和讨论 


本文发展了两步法合成氟吡菌酰胺,如图1所示。第一步,酰氯与伯胺进行酰胺化反应合成中间体1;第二步,镍催化还原偶联反应,完成氟吡菌酰胺合成。本文主要对第二步合成过程进行讨论,着重考查催化剂、配体、溶剂、还原剂、温度和反应时间对该偶联反应的影响。 

 

2.1 碱对中间体1合成的影响 


2-溴乙胺氢溴酸盐和2-(三氟甲基)苯甲酰氯在碱性条件下通过酰胺化反应制得中间体1。本文对该部分使用的碱进行了筛选,分别探索了有机碱三乙胺、吡啶、二异丙基胺和无机碱氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾对酰胺化反应的影响。反应条件如下:


准备2-溴乙胺氢溴酸盐(1.2mmol)、1,4-二氧六环(1.5mL)和2-(三氟甲基)苯甲酰氯(1.0mmol),并将反应瓶置于冰水浴中,以不同的碱为缚酸剂进行酰胺化反应,慢慢滴加不同的碱,使反应液pH值维持在8~9,反应搅拌6h。酰胺化反应碱的筛选如图2所示。当使用有机碱三乙胺、吡啶和二异丙基胺时,能够进行酰胺化反应,并且中间体1产率中等。当换成更廉价的无机碱时,特别是使用碳酸钠和碳酸钾时,产率分别为90%和87%。如果使用碱性更强的氢氧化钠和氢氧化钾,那么中间体产率约为50%;如果使用碱性较弱的碳酸氢钠和碳酸氢钾时,产率约为60%。因此该酰胺化反应选用碳酸钠作为碱。 


XPJX202520011_01600.jpg

图2 酰胺化反应碱的筛选 


2.2 还原偶联反应催化剂的筛选 


镍是一种常见的丰产金属催化剂,常用于还原反应、氧化反应、环加成反应和偶联反应等。镍用于催化2种亲电试剂的还原偶联反应已成为构建有机分子的有效策略。因此本文将通过C(sp2)-Cl与C(sp3)-Br偶联合成目标产物。先对催化剂进行筛选,反应条件为中间体1(1.0mmol)、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶(1.1mmol)、镍催化剂(10mmol%)、2,2’-联吡啶(15mmol%)、锰粉(1.5mmol)和DMF(1.5mL),反应时间1h,并在25℃下,结果如图图3(a)所示。

 

XPJX202520011_02000.jpg

图3 不同催化剂、配体、溶剂和还原剂的筛选 


从图3(a)可以看出,所选的6种镍催化剂都是相对廉价易得的正二价镍盐,与活性更高的零价镍相比,二价镍盐更适合作为卤代烃还原偶联反应的催化剂,而使用零价镍更容易使底物发生脱卤氢化,无法得到目标产物或者产率很低。所选二价镍盐都能发挥作用,产率为16%~40%,当乙酸镍(II)四水合物作为催化剂时,产率为40%,因此接下来探索所用催化剂。 


2.3 催化反应配体筛选 


在镍催化还原偶联反应中,通常将双齿氮化合物作为配体,因此在确定以乙酸镍(II)四水合物为催化剂后,本文对不同的氮配体进行了筛选,反应条件为中间体1(1.0mmol)、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶(1.1mmol)、乙酸镍(II)四水合物(10mmol%)、L1~L7(15mmol%)、锰粉(1.5mmol)和DMF(1.5mL),反应时间为1h,在25℃下,结果如图3(b)所示。本文尝试双齿氮配体,例如2,2'-联吡啶及其取代的衍生物和1,10-邻菲啰啉及其取代的衍生物,如反应序号1~5所示,产率为15%~40%,当以2,2'-联吡啶为配体时产率最高。同时,从反应序号6~7可以看出,单齿氮配体和三齿氮配体不适合该反应,没有检测到目标产物,因此后续将继续将2,2'-联吡啶作为该反应的配体。 


2.4 偶联反应溶剂筛选 


确定以乙酸镍(II)四水合物/2,2'-联吡啶为催化体系后,本文对反应的溶剂进行筛选,反应条件为中间体1(1.0mmol)、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶(1.1mmol)、乙酸镍(II)四水合物(10mmol%)、2,2'-联吡啶(15mmol%)、锰粉(1.5mmol)和溶剂(1.5mL),反应时间为1h,在25℃下,结果如图3(c)所示。从中可以看出,低沸点溶剂,例如DCM、DCE、THF和MeCN不适用于该还原偶联体系,而高沸点溶剂,例如DMF、DMAc、NMP和DMSO能够得到较好的收率,其中DMAc最优产率为51%。因此选用DMAc为该反应的溶剂,继续探索其他反应条件。 

 

2.5 偶联反应还原剂筛选 


在还原偶联反应中,通常将金属单质作为还原剂,本文探索了不同锰粉的用量对偶联产物产率的影响,同时将锌粉替代锰作为还原剂,结果如图3(d)所示。当锰粉用量为中间体2当量时,目标产物的收率最高为59%。但是,使用锌粉替换锰粉后,产率下降。因此本文选用锰粉作为该还原偶联反应的还原剂。 


2.6 偶联反应的时间和温度的筛选 


为了进一步提高产率,本文对反应的时间和温度进行了优化,结果见表1。本文在常温下分别探索了不同时间对偶联反应的影响。在常温下反应2h可以得到64%的目标产物。同时继续尝试探索不同温度对反应的影响,无论低温还是稍微提高温度,反应均无法顺利进行。当处于低温时,反应原料还有剩余;当提高温度时,反应出现大量原料脱卤氢化的副产物,从而导致产率低。 

 

反应条件包括中间体1(1.0mmol)、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶(1.1mmol)、乙酸镍(II)四水合物(10mmol%)、配体(15mmol%)、锰粉(2.0mmol)和DMAc(1.5mL),反应时间为1h~6h,温度为0℃~45℃。 

 

表1 反应时间和反应温度的筛选 

XPJX202520011_03000.jpg

 

3、结论 


本文提出以2-三氟甲基苯甲酰氯为原料,与溴乙胺氢溴酸盐经酰胺化后得到中间体1,再在镍催化下,与2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶经C(sp2)-C(sp3)还原偶联合成氟吡菌酰胺的新路线。利用单因素控制试验,本文详细研究了还原偶联反应的催化剂、配体、溶剂、还原剂、反应时间和温度6个因素,并得到了两步法合成氟吡菌酰胺的最佳工艺条件,总收率为57.6%,含量98%以上。与其他文献方法相比,该工艺路线具有如下优点:1)原料价格便宜,合成步骤仅需要2步。2)反应不需要强酸、强碱,减少″三废″,同时也避免了高温脱羧和氢化还原操作,安全系数更高。3)总收率提高显著,产品的纯度更高。该新工艺是一种理想、绿色的合成路线,适合工业化生产。


来源: 中国新技术新产品-CNKI


举报
收藏 0
打赏 0
评论 0
中旗股份创制SDHI杀菌剂烯丙唑菌胺进入产业化关键阶段
2026年5月16日,国家重点研发计划项目″生态友好无公害杀菌剂和抗病毒剂创制与产业化″中旗股份自主创制新型杀菌剂烯丙唑菌胺防控小麦赤霉病田间现场观摩会在江苏省扬州市三里桥村王庄举行。田间药效优异、防控效果突出烯丙唑菌胺是由中旗股份和华中师范大学联合创制的一种靶向琥珀酸脱氢酶(SDHI)的新型杀菌剂,在有效成

2026-05-194

氟噻唑菌腈——新型氰基亚甲基噻唑烷类杀菌剂,对白粉病高效
氟噻唑菌腈(Flutianil)是1999年由日本大冢化学株式会社研发的新型噻唑啉硫醚类杀菌剂,2016年其专利权转让给了日本OAT农业科技株式会社,后由大冢、OAT、日本农药等企业进行商业化开发。氟噻唑菌腈具有新颖的化学结构和独特的作用机理,对黄单囊壳菌(或称为苍耳单丝壳菌)引起的白粉病表现出高持效期、跨层活性和耐雨水

2026-05-193

砜吡草唑复配2,4-滴异辛酯悬乳剂获批,混剂总数突破两位数
近期,砜吡草唑复配矩阵再添一员。万容作物科技有限公司获批登记37% 2,4-滴异辛酯·砜吡草唑悬乳剂(砜吡草唑12%+2,4-滴异辛酯25%),登记用于玉米田一年生杂草防治。至此,砜吡草唑复配登记产品增至10项,同时这也是该成分在玉米田首次与苯氧羧酸类激素型除草剂形成固定复配,迈向封闭+苗后集成化防控。砜吡草唑是日本组合

2026-05-1333

扬州大学团队发掘天然抗蚜成分——法尼醛,制成纳米乳液实现24小时杀蚜74.9%
近日,扬州大学园艺园林与植物保护学院的杨晓东/冯建国团队在国际权威期刊《Nature Communications》上发表了题为《Discovery of farnesal from a wild cucumber landrace enables eco-compatible biopesticide development against aphids》的研究论文。该研究深入发掘了中国西双版纳生物多样性热点地区的野生黄瓜资源,成

2026-05-1248

2026年3-4月农药登记速递丨568个产品正式登记,氟吡/氟唑菌酰胺及溴氰虫酰胺等成分原药、制剂登记热度不减
2026年3月4日-4月30日,中国农业农村部农药检定所(ICAMA)正式批准568个农药产品新获登记。新增登记产品所属农药类别见下图:本期27项农药原药被正式批准登记。涉及的杀虫、杀螨、杀菌、除草和植物生长调节的相关原药产品登记情况如下:除草剂(9项):苯嘧磺草胺新登记2项原药,其他包括砜吡草唑、双氯磺草胺、苯唑草酮、

2026-05-0948

丙硫唑——苯并咪唑类国产创新杀菌剂
丙硫唑(Albendazole),亦称丙硫咪唑,化学名称为5-丙硫基-1-H-苯并咪唑-2-氨基甲酸甲酯,属于苯并咪唑类衍生物,是具有自主知识产权的农用杀菌剂,由中国企业联合科研院所自主研发,为农药创新品种。一、研发背景与审定情况贵州道元生物技术有限公司联合国内重点农业大学与相关化工研究院,依托国家级与省级科研项目开展

2026-05-0844

2026年Q1中国农药进出口"V型"反弹,3月强势修复超年初水平
2026年一季度,中国农药进出口呈现典型的″先抑后扬″ V 型走势,整体贸易规模随季节性因素波动后快速修复。如图1所示,一季度农药进出口数量为60.33万吨,进出口金额为342.92亿元。1月,农药进出口数量19.43万吨、金额122.36亿元,处于一季度较高水平;2月,贸易活跃度阶段性回落,数量降至16.62万吨、金额降至92.64亿元,

2026-05-07156

咪唑啉酮类除草剂—甲氧咪草烟,扩作水稻田引市场关注
甲氧咪草烟(imazamox)是1987年由美国氰胺公司(后由巴斯夫收购)开发的新型咪唑啉酮类除草剂,在目前上市的咪唑啉酮类化合物中甲氧咪草烟是最重要的成员之一。该类化合物具有除草效率高、使用剂量低、毒性小、使用方便等特点,即可做土壤处理,又可做为苗后茎叶处理。开发之初,甲氧咪草烟主要用于大豆田防除主要禾本科杂

2026-05-0646

加州立法提案:2035年禁用含PFAS农药,2030年率先淘汰欧盟禁用品种
美国加州提出一项立法(A.B. 1603)——分阶段淘汰含有全氟和多氟烷基物质(PFAS)的农药。该法案由州众议员提出,核心内容包括:自2035年起,在加州禁止使用、销售和生产含PFAS的农药;对于已被欧盟禁止的23种PFAS农药,禁令将提前至2030年生效。农药使用数据与环境检测结果根据环境工作组(EWG)对加州2018至2023年农药使

2026-04-2861

新型中国创制的烟碱类杀虫剂—环氧虫啉
环氧虫啉(epoxyloprin)是2008年由武汉工程大学与武汉中鑫化工有限公司(现和邦生物)研发的新型烟碱类杀虫剂,2019年内其专利权转让给了河北艾林。其结构与吡虫啉结构类似,不同点仅为环氧三元环对6-氯吡啶基的替换,环状结构使得环氧虫啉在环境中更易降解,对环境更友好,同时生测表明,环氧虫啉在防治褐飞虱 (1龄若虫)

2026-04-2863