恶嗪草酮的应用历史和合成方法

背景及概述^[1][2]

恶嗪草酮是由日本三菱化学株式会社、拜耳作物科学公司联合开发的噁嗪酮类除草剂。该产品主要用于水稻田，防除一年生禾本科杂草、莎草和一些阔叶杂草等。根据2014年7月30日我国农业部农药检定所公布的信息，日本拜耳作物科学公司在中国正式登记了96.5%恶嗪草酮原药和1%恶嗪草酮悬浮剂；常熟力菱精细化工有限公司和江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司分别获得了96.5%和97%恶嗪草酮原药的正式登记。1%嗪草酮悬浮剂登记用于水稻，防除水稻直播和移栽田沟繁缕、稗草、千金子和异型莎草等；也用于防除水稻秧田干金子、稗草和异型莎草等。虽然恶嗪草酮对阔叶杂草的防效欠佳，但其适配性强，于是拜耳公司开发了恶嗪草酮的许多二元、三元、四元和五元复配产品，从而扩大杀草谱，有些甚至具有显著的增效作用。恶嗪草酮作用机理独特，用量低，持效期长，对稗草和千金子效果突出，尤其是防除稗草，水稻整个生长季仅需1次用药。随着恶嗪草酮的专利过期，借鉴日本市场对恶嗪草酮的开发经验，将其与苄嘧磺隆等水稻田阔叶杂草除草剂复配使用，将会为恶嗪草酮在中国水稻区市场打开一片新天地。

又叫苯草灭、去稗安。白色固体，无臭，熔点123～124℃;20℃水中溶解5～6mg/l;在一些有机溶剂中的溶解度为：乙醇0.74，苯13.2，乙醚3.0，石油醚0.41。化学性质比较稳定，无腐蚀性，可与其它除草剂混配。鼠急性口服LD₅₀1600mg/kg。选择性芽后除草剂，它只能由叶部吸收，通常同其它除草剂混用，其植物毒性受温度和光的影响，温度高，阳光足，对植物的毒性就增加。因此，在土壤中的残留物不会造成有害影响。适用作物：大麦、小麦、水稻、马铃薯、玉米、高粱、谷子等。防除对象：阔叶杂草。使用方法：芽后茎叶喷雾，用量1～2kgai/ha。

合成方法^[3]

文献报道的合成恶嗪草酮的工艺路线有2条。

路线1：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)乙胺反应制得恶嗪草酮。

路线2：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，经格式反应制得二甲基取代的苄醇，再与乙腈反应制得N-[1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙基]乙酰胺，水解得到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-苯基乙酰乙酸乙酯与N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺反应制得恶嗪草酮。3-苯基乙酰乙酸乙酯与N-亚甲基-1-甲基-1-(3,5-二氯苯基)乙胺反应制得恶嗪草酮。

分析方法^[4]

1恶嗪草酮原药分析方法

方法提要：试样用乙腈溶解，以乙腈-水为流动相，使用以ZORBAXSB-C18、5μm为填料的不锈钢色谱柱，在二极管阵列检测器220nm波长下对试样中的恶嗪草酮进行高效液相色谱分离和测定，外标法定量。

1.1仪器与试剂

仪器：Agilen1100高效液相色谱仪，具有二极管阵列检测器和自动进样器，配有Agilen1100色谱工作站。试剂：乙腈(色谱纯)，新蒸二次蒸馏水，磷酸(分析纯)，恶嗪草酮标样(纯度≥99.0%)；95%恶嗪草酮原药。

1.2色谱条件

色谱柱：ZORBAXSB-C18(250mm×4.6mm，5μm)不锈钢柱；流动相：乙腈-水(用磷酸调至pH=3)体积比80∶20；流量：1.0mL/min；柱温：30℃；进样体积：1μL；检测波长：220nm。上述液相色谱条件系典型操作参数，恶嗪草酮的保留时间约7.3min，亦可根据不同仪器特点，对给定的操作参数作适当调整，以期获得效果。

1.3测定方法

1.3.1标样溶液的配制

称取0.05g恶嗪草酮标样(精确至0.0002g)，置于100mL容量瓶中，用乙腈溶解并稀释至刻度，摇匀备用。

1.3.2试样溶液的配制

称取约含0.05g恶嗪草酮试样(精确至0.0002g)，置于100mL容量瓶中，用乙腈溶解并稀释至刻度，摇匀，过滤备用。

1.3.3测定

在上述操作条件下，待仪器基线稳定后，连续注入数针标样溶液，直至相邻2针标样溶液的响应值相对变化<1.5%后，按照标样溶液、试样溶液、试样溶液、标样溶液的顺序进行测定。

1.4计算

将测得的2针试样溶液以及试样前后2针标样溶液中嗪草酮峰面积分别进行平均。试样中恶嗪草酮的质量分数X1(%)，按式(1)计算。

式中：A₁为标样溶液中恶嗪草酮峰面积的平均值，A₂为试样溶液中恶嗪草酮峰面积的平均值，m₁为标样的质量(g)，m₂为试样的质量(g)，P为标样中恶嗪草酮的质量分数(%)。

1.5方法准确度的确定

从同一产品中准确称取5份试样，分别加入10mL1.3.1中配制的标样溶液，在上述1.2色谱条件下进行分析，测得恶嗪草酮的平均回收率为99.9%，标准偏差为0.14，变异系数为0.25%。

2恶嗪草酮的残留分析方法

方法提要：采用气相色谱法，以乙腈-水为流动相，使用HP-1毛细管柱和氮磷检测器，程序升温测定土壤、水中恶嗪草酮的残留量。

2.1试剂和试剂

仪器：Agilent6890NGC气相色谱仪，配有氮磷检测器。溶剂：丙酮、石油醚(60~90℃)、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯化钠和无水硫酸钠均为分析级，恶嗪草酮标样(纯度≥98.0%)，1%恶嗪草酮悬浮液。

2.2色谱条件

色谱柱：HP-1(30m×0.32mm×0.25μm)毛细管柱；气化室温度：290℃；进样体积：1μL；柱温：程序升温120℃(1min)，以4℃/min升至180℃(1min)，以50℃/min升至280℃(1min)；气体流速(mL/min)：氮气(载气)1.0，氢气3.0，空气60；检测室温度：300℃；在该色谱条件下，恶嗪草酮保留时间约13.0min。

2.3测定方法

2.3.1标准溶液配制

称取适量恶嗪草酮标样，置于100mL棕色容量瓶中，用丙酮溶液定容，备用。

2.3.2样品溶液配制

称取50mL水样置于250mL分液漏斗，加入20mL石油醚，样品剧烈震动1min，有机层加入10g无水硫酸钠干燥，过滤，35℃减压蒸除溶剂，加入5mL丙酮重新溶解等待进样。称取20g均匀土壤样品用50mL丙酮萃取2次，布氏漏斗过滤，用20mL丙酮洗涤滤饼，35℃下减压蒸除溶剂，将其转移到250mL分液漏斗，加入10%氯化钠溶液20mL。样品溶解用20mL石油醚萃取2次，有机层合并加入无水硫酸钠干燥后抽滤，滤液在35℃下蒸除溶剂，再加入5mL丙酮等待进样。

2.4样品平均回收率和相对标准偏差的确定

分别在空白样品中加入3种质量分数的恶嗪草酮标样，用气相色谱仪检测，外标法定量。恶嗪草酮的添加量在0.005~0.100mg/kg范围内，此方法检测限恶嗪草酮残留量的定量极限，土壤中为0.01mg/kg，水中为0.02mg/kg，测定其回收率为84.4%~108.2%。相对标准偏差为2.4%~17.2%。

主要参考资料

[1]农药商品大全

[2]柏亚罗.水稻田长效除草剂——恶嗪草酮[J].农药市场信息,2014(24):42.

[3]裴和瑛,孙克,张敏恒.恶嗪草酮合成方法述评[J].农药,2014,53(05):386-387+389.

[4]张孟迪,孙克,张敏恒.恶嗪草酮分析方法述评[J].农药,2014,53(05):388-389.