環唑醇卡賓反應條件優化

樹浩

摘 要 1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇是合成環唑醇的有機中間體。本文通過對溫度、溶劑、催化劑等條件篩選，選擇了最優條件：反應溫度為90℃、催化劑為十二烷基苯磺酸、二溴甲烷和鋅粉為2.5eq、氯化亞銅為0.1eq，保溫時間1h，氣相定性1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇含量為94%。

關鍵詞 1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇 環唑醇 條件篩選

中圖分類號：TQ45 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0027-03

1 前言

環唑醇（Cyproconazole，CCZ）是瑞士山道士公司（Sandoz AG）開發的三唑類殺菌劑，是麥角甾醇脫甲基化抑制劑，具有預防和治療的作用，對禾谷類作物、咖啡、甜菜、果樹和葡萄上的白粉菌屬、銹菌目、孢霉菌屬、喙孢屬、殼針孢屬、黑星菌屬病菌均有效，可防治谷類和咖啡銹病，谷類、果樹和葡萄白粉病，花生、甜菜葉斑病，蘋果黑星病和花生白腐病，還可以與其它殺菌劑混用。環唑醇 1989 年在法國首先作為麥類葉面噴施的殺菌劑推出，后來作為種子處理劑，廣泛用于西歐、美國的冬麥和棉花的種子處理。[1-2]

卡賓（carbene）反應，又稱碳賓、碳烯。通常由含有容易離去基團的分子消去一個中性分子而形成。一般以R2C：表示，與碳自由基一樣，指碳原子上只有兩個價鍵連有基團，還剩兩個未成鍵電子的高活性中間體，屬于不帶電荷的中性活潑中間體。卡賓是H2C：和它的取代衍生物的通稱。卡賓的壽命遠低于1秒，只能在低溫下捕集，在晶格中加以分離和觀察。它的存在已被大量實驗所證明。卡賓在有機合成中有廣泛的應用，主要用于增長碳鏈，制取小環烷烴，制取多環。

環丙唑醇的重要中間體環酮—1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙酮是由1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇氧化得來的，而化合物1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇是由1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷反應得來。所以本文重點研究了1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇和二溴甲烷的反應。通過條件篩選，選擇最優合成條件，氣相收率可達94%。[3]

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

儀器：氣象色譜儀（日本島津公司）;DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器（河南予華儀器公司）;S212機械攪拌器（河南予華儀器公司）;攪拌棒，四口燒瓶，溫度計，恒壓滴液漏斗，回流管，瓶塞，燒杯等。

試劑：1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇（自主合成），鋅粉（工業級，98%，800目），氯化亞銅（試劑級，98%），乙二醇二甲醚（工業級，99%），二溴甲烷（試劑級，98%），十二烷基苯磺酸（工業級，98%），鹽酸36%（試劑級），碳酸氫鈉（試劑級，99%），甲苯（試劑級，99%），醋酸（試劑級，99%），紅鋁（試劑級，99%），乙酰氯（試劑級，99%），對甲苯磺酸（試劑級，99%）。[4-5]

2.2 實驗步驟

（如圖1）在1L四口瓶中加入60g甲苯、96g鋅粉、2.5g氯化亞銅和100g乙二醇二甲醚，升溫回流15min，滴加4g SDBA與80g乙二醇二甲醚混合溶液回流15min，之后再加入1-（4-氯苯基）-2-甲基丁-3-烯-1-醇92g回流，45分鐘左右加入160g二溴甲烷，之后加入2g氯化亞銅，在回流下保溫10～20分鐘。[6]

保溫結束后，降溫到0℃加入15%鹽酸水溶液400g，再加水此時PH在2左右，攪拌30min，保持PH不變，過濾，濾餅重2g左右;分層，水層保留待用，物料層加入水200g，在加入乙二醇二甲醚200g，攪拌分層，在用3%碳酸氫鈉調PH至5左右，分層后，物料層加入水150ml，攪拌分層30分鐘，去水層。第一次水層，用50ml 每次的甲苯提取兩次，分層，加入乙二醇二甲醚50g再按上面步驟水洗，合并有機層;常壓蒸餾至90℃，降溫后，減壓至-0.095Mpa蒸餾，當溫度至85℃時，得到1-（4-氯苯基）-2-環丙基丙-1-醇。[7]

2.3 實驗結果與討論

2.3.1 溫度對反應的影響（保溫時間與溫度對反應含量的關系）

通過控制其他反應條件都相同的的前提下，改變反應溫度，獲得了一系列實驗數據（圖2），最終通過不同溫度下收率分析，60℃保溫時，原料基本不反應，沒有產物生成。而且同一溫度下，保溫時間越長，收率越低。可能隨著時間延長，其他未知副反應較多，所得產物顏色比較深，收率明顯下降。通過數據比較，最佳反應溫度為90℃，保溫1小時以內反應最好，氣相含量達到92%。而繼續將溫度升高至110℃，隨著保溫時間的推移，氣相含量從87%逐漸下降，3小時候氣相含量降至73%，通過對比得出結論反應溫度90℃，保溫1小時最佳。[8]

2.3.2 催化劑對反應影響

在90℃下，更換反應中的催化劑，獲得了一系列實驗數據（見圖3）。

目前已嘗試的催化劑有醋酸、紅鋁、乙酰氯、對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸。通過圖中數據對比，不加催化劑時，反應氣相收率為88%。而加了催化劑醋酸、紅鋁、乙酰氯、對甲苯磺酸時，收率反而降低。只有添加十二烷基苯磺酸的反應收率較高，氣相收率達到了92%。所以我們選擇的最佳催化劑是十二烷基苯磺酸。

2.3.3 二溴甲烷與鋅粉同比例變化對含量影響

通過對比實驗數據可以發現，當二溴甲烷、鋅粉為1eq時，氣相收率最低只有56%，而且原料還有40%未反應，隨著將而溴甲烷與鋅粉的用量逐漸提高，氣相收率明顯升高，未反應原料也顯著降低，當二溴甲烷、鋅粉為2.5eq時，氣相收率為91%，原料只剩0.5%未反應。二溴甲烷、鋅粉投料量再提升3eq時，收率變化不明顯。所以最經濟的用量為二溴甲烷、鋅粉的最佳當量為2.5（見表1）。[9]

2.3.4 氯化亞銅的量與反應影響

氯化亞銅作為路易斯酸，不同用量的反應有極大的影響，故需要進行大量的實驗，摸索出最佳用量。在確定的反應溫度下、催化劑種類、二溴甲烷與鋅粉用量下，選取了一部分數據列于表2。

結合實驗證實，氯化亞銅不是越多越有利于反應進行。當氯化亞銅為0.5eq時，氣相收率只有74%，原料有12%未反應;當氯化亞銅為0.05eq時，氣相收率89%，原料有2%未反應，而氯化亞銅0.1eq時，氣相收率最好，收率可達92%，原料完全反應。所以，氯化亞銅最佳投料量為0.1eq。[10]

3 結論

綜合考慮，我們篩選的最優條件：反應溫度為90℃、催化劑為十二烷基苯磺酸、二溴甲烷和鋅粉為2.5eq、氯化亞銅為0.1eq。此時，反應氣相收率最高，可以達到88～ 92%之間。

參考文獻：

[1] 化工部農藥信息總站.國外農藥品種手冊（新版合訂本）[M].沈陽：化工部農藥信息總站，1996.

[2] 游華南.殺菌劑環唑醇的合成研究[J].現代農藥，2004， 03（04）：10-12.

[3] 張宇.殺菌劑環唑醇的開發與工藝研究[D].哈爾濱：黑龍江大學，2008.

[4] 童云，武梅.環丙唑醇中間體1-（4-氯苯基）-2-環丙基-1-酮的合成[J].精細化工中間體，2010，40（05）：27-28.

[5] 沈荷美，陳土明.快速溶劑萃取-氣相色譜-質譜法同時測定土壤中環丙唑醇、烯唑醇和戊唑醇[J].化學分析計量，2021，30（05）：61-64.

[6] 謝瑾卉，裴雪，林英，臧超群，劉曉舟，梁春浩.12種殺菌劑對花生褐斑病菌的室內毒力測定[J].遼寧農業科學，2021 （04）：69-71.

[7] 趙劉清.三唑類手性殺菌劑氟環唑和戊唑醇對蔬菜代謝組和脂質組的立體選擇性影響[D].北京：中國農業科學院，2021.

[8] 姜莉莉，付麗，薛雯，曲健祿，武海斌，范昆.9種三唑類殺菌劑對蘋果輪紋病菌的毒力及田間防效[J].植物保護， 2021，47（02）：243-248.

[9] 白劍宇，羅達，吳正保，史彥江，宋鋒惠.3種殺菌劑對榛子苗期根腐病防效的比較[J].東北林業大學學報，2020，48 （07）：133-135.

[10] 胡金娟，康婷，莊慶芳，趙杰，趙寶明.15種殺菌劑對桃樹枝枯病病菌的毒力測定[J].上海農業科技，2018（04）：118-119.