煙磺酰胺的合成研究

王文魁，岳瑞寬，陳洪龍，丁永山

（南京紅太陽生物化學(xué)有限公司，江蘇 南京 211300）

煙嘧磺隆，化學(xué)名2-（4，6-二甲氧基嘧啶-2-嘧啶基氨基甲酰氨基磺酰）-N，N-二甲基煙酰胺，CAS：111991-09-4，分子式：CHNOS，由日本石原產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社發(fā)現(xiàn)，二十世紀(jì)80 年代末與美國(guó)杜邦公司聯(lián)合開發(fā)的磺酰脲類內(nèi)吸性除草劑。

煙嘧磺隆可為雜草莖葉和根部吸收，隨后在植物體內(nèi)傳導(dǎo)，造成敏感植物生長(zhǎng)停滯、莖葉退綠、逐漸枯死，通常20～25 天死亡，但在氣溫較低的情況下對(duì)某些多年生雜草需較長(zhǎng)的時(shí)間。在芽后4 葉期以前施藥藥效好，苗大時(shí)施藥藥效下降。該藥具有芽前除草活性，但活性較芽后低。

煙磺酰胺即2-磺酰胺-N，N-二甲基煙酰胺，是煙嘧磺隆的重要中間體，許多文獻(xiàn)都介紹了其合成方法，但收率較低。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

高效液相色譜儀，島津；微通道反應(yīng)器，康寧反應(yīng)器；WRS-1A熔點(diǎn)儀。

2-氯-3-三氯甲基吡啶，98%，自產(chǎn)；硫氫化鈉，56%，國(guó)藥試劑；升華硫，99.5%，浙江永嘉化學(xué)試劑廠；二甲胺，99%，濟(jì)南金貴林化工有限公司；氯氣，常州化學(xué)股份有限公司；二氯甲烷，99%，國(guó)藥試劑；氯仿，99%，國(guó)藥試劑；二氯乙烷，99%，國(guó)藥試劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 2-氯-N，N-二甲基煙酰胺的合成

50.0 g（0.2 mol）2-氯-3-三氯甲基吡啶、200 g 水投入四口瓶中，通二甲胺氣體，至反應(yīng)液pH=8，加熱攪拌，在升溫過程中，控制反應(yīng)液pH 值為7.0～8.5，溫度95℃～105℃，中控2-氯-3-三氯甲基吡啶反應(yīng)40%～50%，改pH=6.5～7.5 繼續(xù)反應(yīng)，中控2-氯-3-三氯甲基吡啶反應(yīng)完全，停止通氣，調(diào)pH=6，加150 g二氯甲烷分三次萃取，分液，二氯甲烷相脫溶至干，得2-氯-N，N-二甲基煙酰胺，收率90.3%，熔點(diǎn)69℃～72℃。

1.2.2 2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺的合成

16.4 g（0.205 mol）70%硫氫化鈉、6.56 g（0.205 mol）硫磺粉、8.2 g（0.205 mol）氫氧化鈉、10 g 水加入到四口燒瓶中，攪拌加熱至125℃全溶，加入36.9 g（0.2 mol）2-氯-N，N-二甲基煙酰胺，再在123℃～128℃下攪拌反應(yīng)2 h，冷卻至室溫，隨即加入100 g 水，攪拌滴加濃鹽酸調(diào)pH=2，于78℃～83℃攪拌反應(yīng)0.5 h，趁熱過濾，濾餅用100 g 78℃～83℃熱水淋洗濾餅，合并濾液即得2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺水溶液，定量分析收率95.7%。2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺水溶液濃縮結(jié)晶即可得到晶體2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺，熔點(diǎn)214℃～215℃。

1.2.3 2-磺酰胺-N，N-二甲基煙酰胺的合成

在上述2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺水溶液中，加入200 g氯仿，控制溫度0℃～5℃，通氯51 g，再反應(yīng)0.5 h，然后分液，水相用100 g氯仿萃取一次，合并氯仿相，于0℃～5℃減壓鼓泡除去多余氯氣，再在0℃～5℃通氨至弱堿性（pH=8～9），脫溶，0℃～5℃冷水100 g 洗滌，過濾烘干得2-磺酰胺-N，N-二甲基煙酰胺 44.8 g，收率85.2%，熔點(diǎn) 196℃～198℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 2-氯-N，N-二甲基煙酰胺的合成

反應(yīng)條件見1.2.1，探討溫度對(duì)2-氯-N，N-二甲基煙酰胺合成的影響，見表1。

表1 溫度的影響

反應(yīng)條件見1.2.1，探討pH值對(duì)2-氯-N，N-二甲基煙酰胺合成的影響，見表2。

表2 pH的影響

由表1 和表2 可以看出，隨著溫度升高，轉(zhuǎn)化率隨之升高，收率也越高；pH中性時(shí)，收率最高。分析原因?yàn)檫拎きh(huán)2位上的氯在酸性或堿性條件比較活潑，易水解或與二甲胺反應(yīng)。

2.2 2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺的合成

由表3 可以看出，當(dāng)硫氫化鈉稍過量時(shí)，2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺的收率較高，分析可能原因是硫氫化鈉在潮濕空氣中易分解成氫氧化鈉、硫化鈉和硫化氫，從而減少硫氫化鈉的有效用量。

表3 原料配比的影響

2.3 煙磺酰胺的合成

影響煙磺酰胺收率的控制性步驟在于煙磺酰氯（2-磺酰氯-N，N-二甲基煙酰胺）的收率，因?yàn)闊熁酋Ｂ纫姿?。溫度、溶劑、反?yīng)器等對(duì)煙磺酰氯的收率都有影響，溫度降低可以減緩煙磺酰氯的水解速度，溶劑具有保護(hù)作用，避免煙磺酰氯與水的接觸，而反應(yīng)器是反應(yīng)時(shí)及時(shí)傳熱傳質(zhì)的保證。普通四口瓶是間歇反應(yīng)，不利于反應(yīng)熱的及時(shí)移去，放大效應(yīng)很大；而微通道反應(yīng)器是連續(xù)反應(yīng)，具有很好的傳熱傳質(zhì)效率，反應(yīng)熱可以及時(shí)移走，并且反應(yīng)產(chǎn)物也可及時(shí)移走，避免煙磺酰氯與水的長(zhǎng)時(shí)間接觸。微通道反應(yīng)時(shí)把所需氯氣溶解在氯仿中，然后分別用泵把氯氣氯仿溶液和2-巰基-N，N-二甲基煙酰胺水溶液打入微通道反應(yīng)器反應(yīng)。

反應(yīng)條件：反應(yīng)條件同1.2.3，分別用普通四口瓶和康寧反應(yīng)器，見表4。

表4 反應(yīng)器形式的影響

反應(yīng)條件：四口瓶?jī)?nèi)反應(yīng)，用其他溶劑替換二氯甲烷，其余條件見1.2.3，見表5。

表5 溶劑的影響

反應(yīng)條件：四口瓶?jī)?nèi)反應(yīng)，改變溫度，其余條件見1.2.3，見表6。

表6 溫度的影響

3 結(jié)論

以2-氯-3-三氯甲基吡啶為原料，采用微通道反應(yīng)器技術(shù)優(yōu)化了煙磺酰胺的合成工藝，使得總收率達(dá)到78.6%，探索了溫度、投料比、不同反應(yīng)器等對(duì)煙磺酰胺收率的影響，其中影響煙磺酰胺收率的控制性因素包括2-氯-N，N-二甲基煙酰胺合成時(shí)的pH 值以及2-磺酰氯-N，N-二甲基吡啶煙酰胺合成時(shí)的反應(yīng)器、溶劑和溫度。