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。

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