氟硅唑的作业和应用

背景及概述^[1][2]

硅唑是20世纪80年代由美国杜邦公司以在欧洲、南美洲、北美洲和日本 等地进行的大量实验结果为依据推出的高效有机硅杀菌剂；属三唑类杀菌剂，是甾醇脱甲基化抑制剂，对于子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类有效，对卵菌无效，可用于防治苹果黑星病、白粉病菌、禾谷类白粉黑腔菌、壳针孢属菌、葡萄钩丝壳菌、葡萄球座菌以及甜菜等多种作物上的各种病原菌，是重要的杀菌剂品种，商品名福星，对日光较稳定，在310℃以下亦比较稳定。杀菌剂Nustar、Olymp、Punch中也含有氟硅唑。而双(4‑氟苯基)‑甲基氯甲基硅烷是目前此类比较新颖的农药(杀菌剂)氟硅唑和氟硅唑类似物的重要中间体，其合成过程中对氟溴苯格氏试剂生产成本高、危险系数大(尤其是夏季等高温环境)，很大程度上影响了氟硅唑的工业化的进一步生产。所以双(4‑氟苯基)甲基氯甲基硅烷的成功合成对于降低工业化危险系数、增加这种农药的推广力度具有很高的实用价值，且降低了生产成本，带来了较好的经济效益，能使合成工艺大大的推广应用。

目前合成该化合物的主要原料对氟溴苯格氏试剂的方法是用乙醚做溶剂，存在众多缺点：

1)反应副产物多且难以去除，乙醚原料沸点、闪点低，易燃烧爆炸，当空气中含量为1.83‑48.0％或氧气中含量为2.1‑82.5％，即有此可能，乙醚的蒸气密度较空气大2‑6倍，容易着火，增大了工业化生产危险系数；

2) 每生产一吨产品在反应步就产生20吨含溴废水，处理难度大，环境污染严重。

3)化学性质不稳定，暴露于空气中、遇光或受热即变质，生成过氧化物或乙醛，刺激性更强，且纯度要求高，微量的杂质即增加产率和纯度的困难；

4)引发阶段不易控温，对设备的要求苛刻，加上运输、储存和投料困难，春夏秋等季节环境温度略高就不能生产。

由于上述存在问题，特别是容易引起燃烧爆炸，使用的范围逐年减少，世界上各大化工行业也早禁用。目前的氟硅唑生产公司也尝试用四氢呋喃做溶剂进行研究，但都因为格氏试剂和氯硅烷原料反应效率太低没有实用价值而失败。

作用及应用^[2-4]

本品属三唑类杀菌剂，是甾醇脱甲基化抑制剂。三唑类杀菌剂的含氮杂环部分和病菌细胞中的铁卟啉的中心铁原子实行原子配位后，阻碍铁卟啉铁氧络合物的形成，进而抑制病菌细胞膜中麦角甾醇的生物合成，病菌细胞膜的结构和选择性屏蔽作用受到损害，造成病菌细胞内物质泄漏，最后导致死亡，从而达到杀菌的目的。该内吸杀菌剂对子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类真菌有效，对卵菌无效。可防治苹果黑星菌、白粉 病菌，禾谷类的麦类核腔菌、壳针孢属菌，葡萄钩丝壳菌、葡萄球座菌，以及甜菜上的各种病原菌。在我国登记的防治对象有梨黑星病、梨赤星病、小麦白粉病、黄瓜黑星病和菜豆白粉病等。根据报道，它含量1.0 ×10 -4即可100%控制黄瓜白粉病、苹果黑星病、花生早期褐斑病和小麦叶锈病的发生。在土壤和作物上的残留低，氟硅唑在梨中残留量最高为0.1389 ㎎ /㎏ ，低于0.2㎎ /㎏ 。在土壤中残留很低，残留量低于0.04㎎ /㎏ 。氟硅唑国外现有制剂有乳油( EC ) 、水分散粒剂(WG)、悬乳剂(SE)、水乳剂(EW)、悬浮剂(SC)以及与多菌灵(carbendazim)、丁苯吗啉(fenpropimorph)和十三吗啉(tridemorph)等混配的制剂. 在我国登记的单剂制剂只有40% 乳油。

毒性^[2]

氟硅唑原药、25%水分散粒剂、40%悬浮剂、10%微乳剂等均为低毒杀菌剂，在药用剂量范围内对作物安全。雄性大鼠急性经口 LD501110mg/kg，雌性为 674mg/kg，兔急性经皮 LD50>2000mg/kg，对皮肤和眼睛有轻微刺激作用，无致敏性、无致突变作用，属环境友好型杀菌剂。

制备 ^[1-2]

目前有关氟硅唑合成的文献报道较少，主要文献报道的合成方法有两种，一种是以双(4-氟苯基)氯甲基甲基硅烷和三唑钠直接合成氟硅唑，另一种是以双(4-氟苯基)氯甲基甲基硅烷为原料经碘代后再与三唑钠反应合成氟硅唑。目前国内外氟硅唑的合成均采用种方法。

一种氟硅唑的合成方法，以对氟溴苯、甲基氯甲基二氯硅烷、鎂屑为原料，以碘为引发剂，在有机溶剂中进行催化反应制得，步骤如下：

1) 在氮气保护下将鎂屑加入有机溶剂中，升温至40℃后加入碘，然后在60‑ 64℃下滴加对氟溴苯，滴加完毕后在该温度条件下继续反应3h，得到对氟溴苯格氏试剂；

2) 在氮气保护下将甲基氯甲基二氯化硅、催化剂加入有机溶剂中，固料完全溶解后降温至0‑10℃，滴加上述对氟溴苯格氏试剂，滴加完毕后在‑5℃～10℃ 温度下催化反应12h，然后升至室温，过滤并用有机溶剂洗涤滤饼，将滤液常压蒸馏回收有机溶剂后，即可制得氟硅唑中间体；

3) 在氮气保护下将三唑溶于甲苯中得到三唑甲苯溶液，加入质量百分比浓 度为50％的NaOH水溶液中，加热回流至无水生成，然后常压蒸出甲苯，再加入N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)并升温至152℃，在该温度下回流3小时至三唑钠盐全部溶解，制得无水三唑钠盐的N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液；

4) 将上述N，N‑二甲基甲酰胺悬浮液降温至50℃，加入上述氟硅唑中间体，再升温至132‑136℃，搅拌反应8‑12小时后减压蒸馏除去N，N‑二甲基甲酰胺，然后降温至45℃，向体系中加入水和甲苯搅拌并自然降至室温，分层，收集有机相，再用饱和NaCl水溶液洗涤有机相，经无水MgSO4干燥，即可制得得目标产品氟硅唑。

主要参考资料

[1] CN201210009386.3一种氟硅唑的合成方法

[2] 氟硅唑的合成研究

[3] 氟硅唑微乳剂的研制

[4] 氟硅唑杀菌剂合成方法改进