氟啶虫胺腈的制备

背景及概述^[1-2]

氟啶虫胺腈(sulfoxaflor)为美国陶氏益农公司(DowAgroSciences)研制第1个新颖Sulfoximine类农用杀虫剂，2010年11月2日在英国伦敦召开世界农药研究会议上，该公司将其公布。氟啶虫胺腈杀虫谱与新烟碱杀虫剂有所不同，其对新烟碱类产生抗性的刺吸性昆虫也具有较高防效效果，可以说是抗性管理方面的一个新防治药剂，被杀虫剂抗性行动委员会(InsecticideResistanceActionCommittee，IRAC)认定为全新Group4C类杀虫剂中唯一成员。2010年6月，陶氏益农公司在中国取得50%氟啶虫胺腈水分散粒剂防治棉花粉虱、棉花盲蝽和小麦蚜虫的田间试验批准证；同年7月又在中国取得了22%氟啶虫胺悬浮剂防治黄瓜粉虱和21.8%氟啶虫胺腈悬浮剂防治水稻飞虱田间试验批准证。

氟啶虫胺腈在中国登记的原药含量为95.5%。2011年氟啶虫胺腈在韩国获得登记，被用于苹果、梨子和红辣椒等病虫害的防治。2012年，美国环保署(EPA)根据紧急豁免规定，临时允许氟啶虫胺腈用于美国阿肯色洲、密西西比州、田纳西州和路易斯安那州等4个地方州棉花牧草盲蝽的防治。陶氏益农公司曾对外宣布投资1400万美元用于扩建其位于美国密西根州Midland的一处工厂，以扩大氟啶虫胺腈的产能，扩建项目原计划于2013年7月完工。氟啶虫胺腈在全球50多个国家拥有广泛的应用前景，市场价值预计超过2亿美元。

理化性质^[3]

氟啶虫胺腈密度为1.5378g/cm3(19.7℃)，熔点112.9℃，沸点363.8℃(760mmHg)，闪点173.8℃。蒸气压：25℃时，2.5×10-6Pa(1.9×10-8mmHg)；20℃时1.4×10-6Pa(1.1×10-8mmHg)。水中溶解度(20℃，99.7%纯度)：pH=5时，1380mg/L；pH=7时，570mg/L；pH=9时，550mg/L。有机溶剂中溶解度(g/L，20℃)：甲醇93.1，丙酮217，对二甲苯0.743，1，2-二氯乙烷39，乙酸乙酯95.2，正庚烷0.000242，正辛醇1.66。有机溶剂中的光降解速率大小顺序为乙腈＞甲醇＞正己烷＞丙酮[5]。氟啶虫胺腈水分散粒剂外观为白色颗粒状固体，稍有味道，pH值为5~9；在54℃下热贮14d稳定。

毒性^[3]

氟啶虫胺腈原药急性经口LD50：雌大鼠1000mg/kg，雄大鼠1405mg/kg；原药急性经皮LD50：大鼠(雌/雄)＞5000mg/kg；制剂急性经口LD50＞2000mg/kg。

作用机理与特点^[3]

虽然对氟啶虫胺腈作用方式还在研究中，但已有资料表明，氟啶虫胺腈和与之密切相关的Sulfoximine类杀虫剂都是作用于昆虫的神经系统、通过激活烟碱型乙酞胆碱受体内独特的结合位点而发挥其杀虫功能。氟啶虫胺腈可经叶、茎、根吸收而进入植物体内，能有效防治刺吸式害虫。由于新烟碱类杀虫剂(Group4A)的作用位点亲合力低，并具有抗单氧化酶代谢分解的能力，因此氟啶虫胺腈与新烟碱类和其他已知类别杀虫剂均无交互抗性，对非靶标节肢动物毒性低，具有高效、广谱、安全、快速、残效期长等特点。

应用^[3]

氟啶虫胺腈应用范围广，可用于棉花、油菜、果树、大豆、水果、小粒谷物、蔬菜、水稻、草坪和观赏植物防治如蚜虫、盲蝽、蝽象、粉虱、蚧壳虫、飞虱、某些木虱、蓟马等多种刺吸式害虫，能有效防治对烟碱类、菊酯类、有机磷类和氨基甲酸酯类农药产生抗性的刺吸式害虫，是害虫综合防治方面的优选药剂。

制备^[3]

合成路线1：以3-氯甲基-6-(三氟甲基)吡啶为起始原料，其与甲硫醇钠反应生成3-[1-(甲硫基)甲基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物A)；化合物A和胺腈在碘苯二乙酯中反应生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基-N-氰基]硫亚胺(化合物B)；化合物B再经过氧化及甲基化2步反应得到氟啶虫胺腈。

合成路线2：三氟乙酸酐与乙烯基乙醚反应生成1，1，1-三氟甲基-2-氧代-4-乙氧基-3-丁烯(化合物C)；巴豆醛与甲硫醇钠反应制得3-甲硫基丁醛(化合物D)，化合物D再与二甲胺生成1-(N，N-二甲基)-3-甲硫基-1-丁烯(化合物E)。化合物C与化合物E反应生成3-[1-(甲硫基)乙基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物F)，化合物F与单腈胺反应生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基]-N-氰基硫亚胺(化合物G)，化合物G进一步氧化得到氟啶虫胺腈。

合成路线3：首先巴豆醛与甲硫醇钠反应生成3-甲硫基丁醛(化合物H)；化合物H与四氢吡咯反应得到1-四氢吡咯-3-甲硫基-1-丁烯(化合物I)；化合物I与4-氯-4-乙氧基-1，1，1-三氟-2-丁酮反应生成3-[1-(甲硫基)乙基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物F)。其与单腈胺反应生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基]-N-氰基硫亚胺(化合物G)，再经氧化得到氟啶虫胺腈。

合成路线4：首先丁醛与吡咯反应生成1-四氢吡咯-1-丁烯(化合物J)，化合物J与1-乙氧基-4，4，4-三氟-1-丁烯反应生成5-乙基-2-(三氟甲基)吡啶(化合物K)。化合物K再经溴化得到5-(1-溴乙基)-2-(三氟甲基)吡啶(化合物L)，其与甲硫醇钠反应生成3-[1-(甲硫基)乙基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物F)，产物化合物F与单腈胺反应生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基]-N-氰基硫亚胺(化合物G)，最后氧化得到氟啶虫胺腈。

主要参考资料

[1]叶萱.新颖杀虫剂sulfoxaflor的生物特性[J].世界农药，2011，33(4)：19-24.

[2]杀虫剂抗性行动委员会(IRAC)

[3]新颖杀虫剂氟啶虫胺腈