氟啶虫胺腈合成工艺路线解析

氟啶虫胺腈是陶氏益农公司（现科迪华公司）开发的新颖磺酰亚胺类杀虫剂，多用于防治刺吸式口器害虫，其防治谱广，用量相对较少等特点。英文通用名sulfoxaflor，开发代号为XDE 208，商品名：Isoclast、Transform、Closer、特福力、可立施、爱收乐等。其IUPAC名称：[甲基[1-(6-三氟甲基-3-吡啶基)乙基]-λ6-亚砜烯基]氰胺；CAS登录号：946578-00-3；分子式：C₁₀H₁₀F₃N₃OS；相对分子质量：277.27。纯品为白色粉末，熔点112.9℃；在水中的溶解度56.8 g/L（20℃）；在有机溶剂中的溶解度（mg/L，20℃）：二甲苯中0.07，二氯甲烷中3,960，甲醇中9,310，正庚烷中0.002；堆积密度1.519 g/cm³。

作用机理和应用

氟啶虫胺腈为烟碱乙酰胆碱受体激动剂，与受体结合后，激活受体的内在活性，受体通道打开，细胞膜外的Na+向细胞内流动，通过神经细胞间的电信号传递来控制神经系统的机能。其具有内吸传导活性，用药后，通过植株木质部由下而上进行传导。国际杀虫剂抗性行动委员会（IRAC）将氟啶虫胺腈归类为Group 4中的4C（亚砜亚胺类）亚组，它是该亚组中的唯一有效成分。

氟啶虫胺腈兼具胃毒和触杀作用，杀虫谱广，对多种刺吸式口器害虫有效，如半翅目害虫盲蝽，同翅目害虫蚜虫、介壳虫、飞虱、粉虱等，适用于多种作物，如柑橘、棉花、甘蓝、花卉、蔬菜和果树等。其对靶标害虫防效优异，且速效性好，持效期长；可用于抗性治理，有效防治对新烟碱类、菊酯类、有机磷类和氨基甲酸酯类杀虫剂产生抗性的刺吸式口器害虫。  

专利和国内登记情况

化合物专利如欧洲专利：EP1989184，美国专利：US7687634，中国专利：CN101384552等，将于2027年2月到期。国内原药登记1个，制剂登记2个，均为科迪华所有。  

合成工艺

根据逆合成分析可知，氟啶虫胺腈的关键中间体是5-（1-甲基-甲硫基）-2-三氟甲基吡啶，因此大多数合成工艺研究都是围绕该中间体进行的。

该吡啶结构可以通过类似Hantzsch合成法进行的合成，进行逆合成分析得出合成该吡啶结构需要的两个原料为3-甲硫基丁醛和三氟乙酰基化合物以及氮源（如醋酸铵、氨水、氨气等）。  

专利CN102186814B报道了以2-丁烯醛为原料，在醋酸和甲苯溶剂中，与甲硫醇钠反应，可以得到3-甲硫基丁醛，该醛再在碳酸钾条件下与四氢吡咯反应，可以得到1-（3-甲硫基-1-丁烯）四氢吡咯。

1、专利US7709648B报道了以1-（3-甲硫基-1-丁烯）四氢吡咯为原料，与2-（1-乙氧基亚甲基）三氟乙酰乙酸乙酯反应，得到5-（1-甲硫基乙基）-2-三氟甲基烟酸乙酯，然后水解得到烟酸化合物，最后再在铜粉催化下，240℃以上再脱羧得到5-（1-甲硫基）乙基-2-三氟甲基吡啶。该工艺比较复杂，且脱羧步骤条件苛刻，难以实现工业化生产。

 2、专利CN101516847B报道了以1-（3-甲硫基-1-丁烯）四氢吡咯为原料，与4-乙氧基三氟甲基-3-烯丁酮反应，直接得到5-（1-甲硫基）乙基-2-三氟甲基吡啶。但是4-乙氧基三氟甲基-3-烯丁酮原料不易得，还需要进行合成，且成本较高，同样不太适合工业化生产。    

3、专利CN102137845B报道了以1-（3-甲硫基-1-丁烯）四氢吡咯为原料，与4-氯-4烷氧基三氟甲基丁酮反应，也可以一步得到5-（1-甲硫基）乙基-2-三氟甲基吡啶。其中原料4-氯-4烷氧基三氟甲基丁酮是由三氟乙酰氯与烷氧基乙烯反应得到。该工艺原料虽然也是需要现行制备，但是原料制备成本较低，且吡啶环化效率高，是一条不错的工业化路线。

4、还有一条路线是通过先与4-乙氧基三氟甲基-3-烯丁酮进行关环得到吡啶环，然后再进行吡啶α位的溴化，最后与硫氢化钠进行取代反应得到5-（1-甲硫基）乙基-2-三氟甲基吡啶。该方法与第二种方法有一样的问题，原料成本高，且溴化用的NBS，成本有进一步增加，后处理复杂，因此同样不适合工业化生产。

将得到5-（1-甲硫基）乙基-2-三氟甲基吡啶与氰化胺反应得到氟啶虫胺腈前体，最后再进行氧化就可以得到氟啶虫胺腈。但是，根据作者以往经验，制备亚砜亚胺结构可以先制备成砜基之后再与氰化胺反应也可以得到氟啶虫胺腈。