专利名称：农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种化合物的合成工艺技术领域，特别涉及用于生产农药吡 虫啉的中间体甲基吡啶酮的一种合成工艺。
背景技术：
作为当今世界上最优秀的杀虫剂之一，吡虫啉(氯代烟碱类)为防治刺 吸式口器蚜虫、飞虱、叶蝉作出巨大贡献。可以说，目前没有一种作物不使 用吡虫啉，尤其是水稻、蔬菜两大作物，每季作物使用次数最少在两次以上。 小麦、棉花、果树、茶叶应用面积正在不断扩大。有效地解决了长期以来刺 吸式口器蚜虫、飞虱、叶蝉对口农药少的问题。其杀虫机理主要是选择性作 用于昆虫神经系统烟碱型乙酰胆碱受体，阻断昆虫中枢神经系统的正常传 导，造成害虫出现麻醉进而死亡。吡虫啉是目前全球市场上销量最大的杀虫 剂，因其良好的根部内吸特性、触杀和胃毒作用及高持效性，可用作土壤处 理、种子处理和叶面喷雾。
目前吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成主要以丙烯酸甲酯、吗啉和丙醛为 原料，经加成、环合一水解、环合生成甲基吡啶酮，再经加成一取代生成
2-氯-5-甲基吡啶、再氯化得到二氯代甲基吡啶酮、最后将二氯代甲基吡啶酮 与咪唑烷反应得到吡虫啉。但是，这些方法都需要较高的压力或较长的反应 时间，造成制备吡虫啉中间体甲基吡啶酮的生产存在危险性高、成本高、周
期长等缺陷，同时反应溶剂对环境也有一定的污染。具体表现如下
1、常用方法在进行环丁基化合物的合成时原料为丙烯酸甲酯，该原料 市场价格波动较大，且反应时间长成本较高。2、进行氰基水解时，常用的方法是用浓硫酸进行水解。在回流条件下 将会对工业仪器设备有特殊的要求，同时该反应需要在回流状态下长时间反 应，比较耗能。而且反应后废液对环境危害较大，难于处理。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，发明一种可在常压下较短时间制 备，且无污染、低成本的甲基吡啶酮的合成方法。 本发明的技术方案步骤是-
1) 将N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯腈在110士5'C条件下反 应生成l-氰基-2 (N， N-二甲基胺基)，3-甲基环丁垸；
2) 将l-氰基-2 (N， N-二甲基胺基)，3-甲基环丁烷与盐酸在70 100°C 条件下反应，降至室温后，分出油层，即2-甲基4氰基-丁醛；
3) 将2-甲基4氰基-丁醛溶解于由醋酸与醋酸铵组成的缓冲溶液中，室 温下通入干燥氯化氢气体，反应结束后升温脱去醋酸，再加入氯化苯溶解， 得甲基吡啶酮氯苯液；
4) 将甲基吡啶酮的氯苯液减压蒸馏出氯化苯后，得到甲基吡啶酮。 本发明分为三大步骤，先以廉价的N， N-二甲基丙烯腈为原料合成l-氰
基-2 (N， N-二甲基胺基)，3-甲基环丁烷，然后酸解生成2-甲基4氰基-丁醛， 再在以醋酸与醋酸铵混合组成的缓冲溶液中，水解氰基制成甲基吡啶酮，并 将甲基吡啶酮氯溶解于氯化苯中形成甲基吡啶酮氯苯液，如需后续反应时， 再减压蒸出氯化苯后，取得甲基吡啶酮。 本发明突出的优点有
1、 在本发明中，原料使用丙烯氰，丙烯氰为易得化工原料，且环丁基 化合物的合成反应时间较短。
2、 在本发明中，改用醋酸与醋酸铵混合溶液来水解氰基，这样不仅反 应条件温和，成本较低且对环境无害。3、本发明利于工业化节能、降耗生产。
本发明所述由醋酸与醋酸铵组成的缓冲溶液中，醋酸与醋酸铵的摩尔
比为8 12 : 1。醋酸胺在醋酸中起到调节溶液的pH值作用，在该缓冲溶液 中，反应能较好地发生。如果减少醋酸胺的量会使收率降低，如果增加醋酸 胺的用量对该反应的影响不大，但是过量的醋酸胺会使得该反应的后处理很 麻烦，平衡以上矛盾，选择醋酸与醋酸铵的摩尔比为8 12 : 1。
所述N， N-二甲基丙烯胺为新制出的N， N-二甲基丙烯胺。因为N， N-二甲基丙烯胺不很稳定，在空气中放置后会逐渐变质，为了减少该反应的 副反应所以使用新制备的N， N-二甲基丙烯胺。
步骤l)中N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯腈的摩尔比为1 : 1。可以实现最大利用各生产原料，达到节约生产的目的，也可根据原料的 实际价格，以低价原料过量进行生产。
步骤l)中，加入N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯腈后升温至 回流，在加入N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯腈后缓慢升温至llO ±5°C，保温反应至l-氰基-2 (N， N-二甲基胺-基)，3-甲基环丁烷不再增加 为止，降至室温。在该步反应中如果升温过快会导致因搅拌不均匀而引起的 副产物增多，产率降低等不良因素出现。
通过反复实验发现，该步反应在110土5。C温度条件下合成l-氰基-2(N， N-二甲基胺-基)，3-甲基环丁烷产率最高，该温度是最适合的合环温度。
所述步骤2)中，加入的盐酸体积百分比浓度为15 25%。当加入的盐 酸浓度过高时，溶液容易挥发出大量的HC1气体而腐蚀反应器具，当盐酸 浓度过低时，该反应不能快速发生。
步骤2)中，以滴加的方法加入盐酸，滴完盐酸后，缓慢升温至70 75。C反应5士 0.5小时，然后再升温至95 10(TC保温反应直至l-氰基-2(N， N-二甲基胺基)，3-甲基环丁垸完全水解。在该步反应中如果盐酸加入过快会因溶液中盐酸浓度的不均匀而导致副反应的发生，影响整步反应的产率。 在该步反应中如果升温过快会因搅拌不均匀而导致副反应的发生，使 产率降低。
综合实验研究发现该步反应在70 75i:条件下反应5± 0.5小时为最 佳反应条件。在该条件下大部分环丁基化合物能够开环。反应时间超过5士 0.5小时后剩余少量未开环化合物需要在95 10(TC条件下保温进而反应。 如果一开始就在95 100。C条件下反应不经过70 75'C条件时，整个反应的 副产物比较多。
歩骤3)中，2-甲基4氰基-丁醛溶解于与所述缓冲溶液中的醋酸铵的摩 尔比为1 : 1。醋酸胺仅仅起到一个缓冲溶液中的缓冲质的作用，2-甲基4 氰基-丁醛溶解于与所述缓冲溶液中的醋酸铵的摩尔比为l : l为该步反应的
最佳条件。
通常醋酸的挥发温度为U0 12(TC，故，步骤3)中，脱去醋酸的温 度为110 12CTC。
具体实施例方式
准备缓冲溶液将醋酸和醋酸铵以摩尔比8 12 : l相互混合，形成缓冲 溶液，待用。
操作步骤如下
1、 向四口烧瓶中以摩尔比l : 1加入新鲜的N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯腈，升温至回流，随着反应的进行料温约在1.5小时后达到 110°C， 110。C保温反应约10小时，监测主产物(l-氰基-2 (N， N-二甲基胺 基)，3-甲基环丁烷)不再增加为止。
将烧瓶中物料降至室温。
2、 室温下向上述瓶内滴加体积百分比为15 25%的盐酸，l小时滴完 盐酸后，缓慢升温到7(TC反应5小时，然后加热到10(TC保温反应约6小时直温环境下通入干 燥氯化氢气体，反应结束后升温至110 12(TC脱除醋酸。再加入氯化苯溶 解，使甲基吡啶酮溶解在氯化苯中，得甲基吡啶酮的氯苯液。注意缓冲溶液中醋酸铵与2-甲基4氰基-丁醛为等摩尔量。4、 将甲基吡啶酮的氯苯液减压蒸馏出氯化苯后，得到甲基吡啶酮。5、 以现有技术方法加成一取代生成2-氯-5-甲基吡啶，再氯化得到二氯 代甲基吡啶酮，最后将二氯代甲基吡啶酮与咪唑烷反应得到吡虫啉。
权利要求
1、农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法，其特征在于包括以下步骤1)将N，N-二甲基丙烯胺和N，N-二甲基丙烯腈在110±5℃条件下反应生成1-氰基-2(N，N-二甲基胺基)，3-甲基环丁烷；2)将1-氰基-2(N，N-二甲基胺基)，3-甲基环丁烷与盐酸在70～100℃条件下反应，降至室温后，分出油层，即2-甲基4氰基-丁醛；3)将2-甲基4氰基-丁醛溶解于由醋酸与醋酸铵组成的缓冲溶液中，室温下通入干燥氯化氢气体，反应结束后升温脱去醋酸，再加入氯化苯溶解，得甲基吡啶酮的氯苯液；4)将甲基吡啶酮的氯苯液减压蒸馏出氯化苯后，得到甲基吡啶酮。
2、 根据权利要求l所述农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法，其 特征在于所述由醋酸与醋酸铵组成的缓冲溶液中，醋酸与醋酸铵的摩尔比为 8 12 : 1。
3、 根据权利要求l所述农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法，其 特征在于所述N， N-二甲基丙烯胺为新制出的N， N-二甲基丙烯胺。
4、 根据权利要求1或3所述农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法， 其特征在于所述步骤l)中N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯腈的摩 尔比为1 : 1。
5、 根据权利要求1或3所述农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法， 其特征在于所述步骤l)中，加入N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯 腈后升温至回流，在加入N， N-二甲基丙烯胺和N， N-二甲基丙烯腈后缓慢 升温至110±5°C，保温反应至l-氰基-2 (N， N-二甲基胺基)，3-甲基环丁 烷不再增加为止，降至室温。
6、 根据权利要求1所述吡农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法， 其特征在于所述步骤2)中，加入的盐酸体积百分比浓度为15 25%。
7、 根据权利要求1或6所述农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法， 其特征在于所述步骤2)中，以滴加的方法加入盐酸，滴完盐酸后，缓慢升 温至70 75。C反应5土 0.5小时，然后再升温至95 10(TC保温反应直至1-氰基-2 (N， N-二甲基胺基)，3-甲基环丁烷完全水解。
8、 根据权利要求1或4所述农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法， 其特征在于所述步骤3)中，2-甲基4氰基-丁醛溶解于与所述缓冲溶液中的醋酸铵的摩尔比为1:1。
9、 根据权利要求1或4所述农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法， 其特征在于所述步骤3)中，所述脱去醋酸的温度为U0 12(TC。
全文摘要
农药吡虫啉中间体甲基吡啶酮的合成方法，涉及一种化合物的合成工艺技术领域，以N，N-二甲基丙烯腈为原料合成1-氰基-2(N，N-二甲基胺基)，3-甲基环丁烷，然后酸解生成2-甲基4氰基-丁醛，再在以醋酸与醋酸铵混合组成的缓冲溶液中，水解氰基制成甲基吡啶酮，并将甲基吡啶酮氯溶解于氯化苯中形成甲基吡啶酮氯苯液，如需后续反应时，再减压蒸出氯化苯后，取得甲基吡啶酮。本发明突出的优点有原料使用丙烯氰，丙烯氰为易得化工原料，且环丁基化合物的合成反应时间较短；改用醋酸与醋酸铵混合溶液来水解氰基，这样不仅反应条件温和，成本较低且对环境无害；利于工业化节能、降耗生产。
文档编号C07D213/00GK101628891SQ20091018206
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者吴林韬, 景崤壁, 毕晓昕, 清 汪 申请人:扬州大学