双酰胺类杀虫剂环丙虫酰胺合成工艺简介

物化性质

环丙虫酰胺，又称环溴虫酰胺，英文名cyclaniliprole。IUPAC名称：2′,3-二溴-4′-氯-1-(3-氯-2-吡啶基)-6′-{[(1RS)-1-环丙基乙基]氨基甲酰基}-1H-吡唑-5-甲酰苯胺；CAS号：1031756-98-5；分子式：C21H17Br2Cl2N5O2；相对分子质量602.113。环丙虫酰胺为外消旋化合物，结构中有1个手性碳原子，2个手性异构体，两者比例为1∶1。研究结果显示，环丙虫酰胺2个手性异构体活性相当。纯品为白色粉末状固体。熔点：241℃；分解温度246℃；蒸气压：1.65×10-6 Pa（20℃）；Henry常数（25℃）：6.6×10-3 Pa·m³·mol^-1。水中溶解度（20℃，mg/L）：水0.15（纯净水）、0.12（pH 5）、0.10（pH 7）、0.18（pH 9）；有机溶剂中溶解度（20℃，g/L）：二甲苯0.17、丙酮11、甲醇4.5、1,2-二氯乙烷4.4、正辛醇1.4、乙酸乙酯3.6。分配系数logPow为2.7（40℃），离解常数pKa（25℃）为8.6。

作用机理和应用

环丙虫酰胺是日本石原产业株式会社开发的双酰胺类杀虫剂，具有邻甲酰氨基苯甲酰胺结构，属于双酰胺类杀虫剂，但与其他双酰胺类杀虫剂主要作用于鱼尼丁受体不同，其主要作用位点为鱼尼丁受体变构体，通过与线粒体膜内鱼尼丁受体上的特定位点相结合，打开钙离子通道，使细胞内的钙离子持续释放，并与肌浆中的基质蛋白结合，迅速引起靶标害虫肌肉持续收缩和萎缩，表现出抽搐、麻痹、拒食，最终导致死亡。

环丙虫酰胺应用范围广泛，防治谱广，对鳞翅目、鞘翅目、缨翅目、双翅目、半翅目害虫的幼虫和成虫均具有较高生物活性，且不受温度影响。除了可以直接杀死靶标害虫的幼虫和成虫外，环丙虫酰胺还可抑制雌成虫产卵。    

专利和国内登记情况

国内还没有该农药登记。化合物专利：PCT：WO2005077934，欧洲专利：EP1717237，美国专利：US2007129407，中国专利：CN101508692。

合成工艺

有关环丙虫酰胺的合成工艺报道较少，根据其双酰胺的结构特点，可以分为三个部分进行合成，首先是1-环丙烷乙胺A，还有溴氯苯氨酸B，另外一个是N-吡啶吡唑羧酸C。    

1、专利WO2009128408报道了以以2-氨基-5-氯苯甲酸为起始原料经过酰胺化、酯化，然后与1-环丙乙胺酰胺化，得到A和B部分对接的中间体，随后丙烯酯结构与水合肼关环得到羟基二氢吡唑环。该工艺路线将B与C部分的酰胺键通过原位反应得到，而不是通过羧酸酰胺对接得到，这样的效率相对较低。对得到的二氢吡唑的环进行修饰，首先与2-卤代-3-氯吡啶反应，得到N-（2-氯吡啶）二氢吡唑结构，再用邻硝基苯磺酸与二氢吡唑上羟基进行酯化，然后再溴化得到溴代二氢吡唑结构，随后再氧化，得到最终的吡唑环结构。最后对苯环进行溴化得到最终产物环丙虫酰胺。该工艺路线非常繁琐，使用了很多不适宜工业化的工艺方法，如羟基的溴化，吡唑环与苯环的对接，N-吡啶结构的合成等等，而且这些步骤的化学选择性也相对较差，得到的中间体分离也非常困难。总而言之，该工艺不适合工业化生产，仅限于实验室研究以及合成技术研究。         
    

2、专利WO2008072743报道了分三部分合成环丙虫酰胺的工艺。A部分以环丙甲酮为原料，与盐酸羟胺反应得到肟，然后再通过Beckmann重排得到1-环丙烷乙胺。B苯环部分以2-硝基-5-氯苯甲酸为原料，通过硝基还原再溴化得到制备2-氨基-3-溴-5-氯苯甲酸。C吡唑部分是马来酸酯与3-氯吡啶肼反应，得到N-吡啶吡唑化合物，然后再用溴化物对吡唑上的羟基进行溴化，最后再进行酯水解，酰氯化，得到吡唑中间体。随后苯环中间体B与吡唑中间体C进行酰胺化，最后再与环丙烷中间体进行酰胺化，最终得到环丙虫酰胺。改路线设计相对合理，特别是吡唑环中间体的合成选择性好，整体工艺路线杂质相对也较少，该路线适合工业化生产。         
          

环丙虫酰胺工艺路线报道相对较少，上述合成工艺第二条路线是日本石原产业株式会社的原始工艺路线，也是比较适合工业化的路线，该化合物的合成难度应该是吡唑中间体的合成，虽然第二种合成工艺可以提高化学选择性，但是在实际应用过程中还是存在异构体的杂质。第二条还是有很多可以优化改进的地方，如两个酰胺键的合成顺序的调整，吡唑环的溴化以及苯环的溴化反应也是可以进行改进的等。