摘自：《农药》2026,65 (01)
作者：夏明莹; 张晓谦; 吕绪涛; 张立鹏 (青岛科技大学山东化工研究院)
在氯虫苯甲酰胺的合成工艺中，2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺作为关键中间体，其制备工艺的优化直接影响到终产品的成本效益与产业化可行性。目前该中间体的合成路线研究基础较为薄弱，尤其在原子经济性、催化剂选择及纯化工艺等核心环节缺乏系统性研究。
据文献报道，合成2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的方法主要有以下几种(见图2) :
1) 以7-甲基靛红为原料，经氯化亚砜氯化、甲酸-双氧水氧化、甲胺化反应制备2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺，优化工艺条件下，反应总收率为62%;
2) 以2-硝基-3-甲基苯甲酸为原料，经加氢、环合、胺解和氯化反应得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺，反应总收率为77.6%;
3) 以2-硝基-3-甲基苯甲酸为起始原料，经甲酯化、铁粉还原、氯化亚砜氯化和甲胺氨解反应得到2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺，反应总收率为59.0%。
图2： 2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的合成路线
路线1虽然反应步骤短，收率相对较高，但是其起始原料7-甲基靛红价格较高，生产工艺成本高。合成路线2、合成路线3起始原料价格低，其中路线2反应收率也相对较高，但是由于起始原料2-硝基-3-甲基苯甲酸涉及安全问题，存在爆炸隐患，且路线3还涉及铁粉还原，因此这2条工艺路线不适合工业化生产。
本实验以邻甲苯胺为起始原料，经盐酸-双氧水氯代、酰胺化-分子内Friedel-Crafts酰基化、水解开环、酰胺化4步反应合成2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺，通过优化工艺参数，解决了传统生产中废弃物处理成本高昂、环保达标难度大的行业痛点。新工艺采用价格低廉的邻甲苯胺作为起始原料，总原料成本大幅度降低，反应条件温和，三废排放量显著减少，更适合规模化制备生产。
图3：本文2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺合成路线
2-甲基-4-氯苯胺的合成优化
使用双氧水-盐酸体系进行氯代反应，其中邻甲苯胺与双氧水的投料比例对反应收率有较大的影响，双氧水用量少会导致反应不完全，双氧水用量多会导致废水量的增加。在其他条件不变的情况下，考察双氧水用量的影响，邻甲苯胺与盐酸的摩尔比为1∶3，催化剂为氯化锌，用量为邻甲苯胺质量的1%，反应温度为20℃，液相追踪反应进程，结果如表1所示。
表1 双氧水用量对2-甲基-4-氯苯胺合成的影响
从表1可以看出，双氧水用量对2-甲基-4-氯苯胺合成有影响，其中邻甲苯胺与双氧水摩尔比为1∶1.5时收率为96.2%，继续提高双氧水用量对反应收率影响不大，同时双氧水用量过高也会导致废水量的增加，不利于产品的工业化生产。
相关氯虫苯甲酰胺文献中以氯化亚砜为氯化试剂、以乙腈为溶剂较为常见，文献最高收率为91.6%，且在原子经济性、三废产生量和原料成本等方面处于劣势。本实验路线氯正离子源为盐酸，与液氯、氯化亚砜等相比安全性更好，双氧水作为一种绿色的氧化剂，其使用比液氯、氯化亚砜等更加安全、方便，产生的氯正离子原位发生亲电取代，利用率高。
5-氯-7-甲基靛红的合成优化
以二氯乙烷为溶剂、三乙胺为缚酸剂，2-甲基-4-氯苯胺、三乙胺、催化剂、草酰氯的物质的量之比为1∶1.2∶2.5∶1.5，草酰氯滴加过程控制反应体系温度低于5℃，滴毕回流条件下考察催化剂种类对反应的影响，结果如表2所示。 可以看出，使用三氯化铝做催化剂制备5-氯-7-甲基靛红的收率最高，可以达到90.8%，选择以三氯化铝做催化剂进行后续反应。
表2 催化剂种类对5-氯-7-甲基靛红合成的影响
以二氯乙烷为溶剂、三乙胺为缚酸剂、三氯化铝为催化剂，2-甲基-4-氯苯胺、三乙胺、草酰氯的物质的量之比为1∶1.2∶1.5，草酰氯滴加过程控制反应体系温度低于5℃，滴毕回流条件下考察催化剂用量对反应的影响，结果如表3所示。 可以看出，三氯化铝用量为2.1倍时反应收率最高，继续增加用量也无法进一步提高反应收率。
表3 催化剂用量对5-氯-7-甲基靛红合成的影响
以二氯乙烷为溶剂、三乙胺为缚酸剂，2-甲基-4-氯苯胺、三乙胺、三氯化铝的物质的量之比为1∶1.2∶2.1，草酰氯滴加过程控制反应体系温度低于5℃，滴毕回流条件下考察草酰氯用量对反应的影响，结果如表4所示。 可以看出，当2-甲基-4-氯苯胺与草酰氯摩尔比为1∶1.25时反应收率最高，继续提高草酰氯投料对反应收率影响不大。
表4 草酰氯用量对5-氯-7-甲基靛红合成的影响
以二氯乙烷为溶剂，三乙胺为缚酸剂，三氯化铝为催化剂，2-甲基-4-氯苯胺、三乙胺、三氯化铝、草酰氯的物质的量之比为1∶1.2∶2.1∶1.25，草酰氯滴加过程控制反应体系温度低于5℃，考察滴毕草酰氯后反应温度对反应的影响，结果如表5所示。 可以看出，滴加草酰氯结束后反应温度对收率有较大影响，其中70℃时反应收率最高。
表5 反应温度对5-氯-7-甲基靛红合成的影响
2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸的合成优化
双氧水浓度会影响5-氯-7-甲基靛红开环速率和反应收率，双氧水浓度过低会影响反应收率，双氧水浓度过高可能会存在安全隐患。在其他条件不变的情况下，5-氯-7-甲基靛红、氢氧化钠、双氧水物质的量比为1∶3.9∶1.47，反应温度35℃，考察双氧水浓度对反应的影响，实验结果如表6所示。 可以看出，双氧水浓度为15%时收率最高为90.2%，继续提高双氧水浓度对反应影响不大，且双氧水浓度过高会存在安全隐患。
表6 双氧水浓度对2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸合成的影响
2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺的合成优化
在其他条件不变的情况下，2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸与二氯亚砜摩尔比为1∶1.55，二氯甲烷为溶剂，反应温度低于20℃，滴毕后反应1 h，考察2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸与甲胺的摩尔比对反应收率的影响，实验结果如表7所示。 可以看出，2-氨基-5-氯-3-甲基苯甲酸与甲胺摩尔比为1∶1.2时收率最高，等摩尔投料反应收率不到70%，同时继续提高甲胺投料对反应收率影响不大。
表7 原料投料比对2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺合成的影响
结论
通过综合分析2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺合成工艺的基础上，开发了以邻甲苯胺为原料合成2-氨基-5-氯-N,3-二甲基苯甲酰胺新工艺，反应经盐酸-双氧水氯代、酰胺化-分子内Friedel-Crafts酰基化、水解开环、酰胺化4步合成产品，反应总收率72.8%(以邻甲苯胺计)。该工艺反应条件温和，原料易得，操作条件简单，适合工业化生产。
来源: 农药-CNKI