噻吩磺隆的合成
1 概述
噻吩磺隆是由杜邦公司開發的磺酰脲類除草劑，試驗代號：DPX-M6316，商品名稱：Harmony，其他名稱：闊葉散、寶收、噻磺隆。噻吩磺隆是一種內吸傳導型苗后選擇性除草劑，乙酰乳酸合成酶抑制劑。施藥后被植物葉、根吸收，并迅速傳導，在敏感作物體內能抑制纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的生物合成而阻止細胞分裂，使敏感作物停止生長，在受藥后1～3周內死亡。適用于小麥、大豆、玉米、花生等作物田防除一年生和多年生闊葉雜草。噻吩磺隆在土壤中有氧條件下能迅速被微生物分解，是一種除草活性高，對作物安全，對環境友好的磺酰脲類除草劑。
噻吩磺隆的合成技術分六步，包括幾個重要中間體：二氯丙腈、巰基乙酸甲酯、氨基噻吩、噻吩磺酰胺的制備及噻吩磺隆的合成等。中間體的制備以丙烯腈、巰基乙酸等為原料經氯化、酯化、環合、重氮化、氯磺化、氨化等反應制得中間體3-氨基磺酰基噻吩-2-甲酸甲酯，原料立足國內，反應條件溫和，無特殊設備，三廢量少且易于治理；噻吩磺隆的合成采用光氣法合成2-甲酸甲酯-3-磺酰基異氰酸酯噻吩，再與三嗪縮合而制得。噻吩磺隆收率90%左右（以三嗪計），含量96%。本路線所用的原料易得，操作簡便，合成條件溫和，產品純度高、反應收率高，適合于工業化生產。
2 噻吩磺隆的合成
2.1 工藝路線
噻吩磺隆的合成文獻報導較多，主要涉及到中間體2，3-二氯丙腈和噻吩磺隆的合成。2，3-二氯丙腈的合成工藝主要有二條，其一，以二氯乙烷作溶劑，直接通入氯氣于丙烯腈中加成，再減壓蒸餾出溶劑；其二，無需溶劑存在，在催化劑作用下，通入氯氣于丙烯腈中加成，不需要后處理。溶劑法通氯氣比較方便，但后處理需要減壓蒸出溶劑，由于2，3-二氯丙腈受熱不穩定，易分解，造成收率低、含量低，并且在蒸餾過程中有結炭現象。本工藝路線采用無溶劑法，不需后處理，直接用于下步反應，操作簡單，收率高。噻吩磺隆合成主要也有二條工藝，其一是異氰酸酯法，以氨基噻吩為原料，在催化劑正丁基異氰酸酯存在下，通入光氣反應，生成2-甲酸甲酯-3-磺酰基異氰酸酯噻吩，與均三嗪縮合得噻吩磺隆。其二是氯甲酸酯法，以氨基噻吩為原料，在堿性條件下與氯甲酸甲酯反應生成2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基甲酸甲酯噻吩，再與均三嗪邊縮合邊分餾出甲醇，得噻吩磺隆。氯甲酸酯法的2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基甲酸甲酯噻吩與均三嗪反應過程中生成的甲醇抑制反應的進行，必須在反應過程中通過分餾將其分離，反應過程很難控制，反應很難進行到底，而且2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基甲酸甲酯噻吩在高溫條件不穩定，反應過程中發生分解，因此該工藝合成的噻吩磺隆收率和含量都偏低。本工藝利用公司的光氣資源優勢，光氣法合成噻吩磺隆，產品收率高，含量高，生產過程易于操作和控制。
經過工藝路線比較和小試技術攻關，選擇噻吩磺隆合成路線如圖1所示。
2.2 制備
2.2.1 2，3-二氯丙腈的制備
在裝有攪拌器、溫度計、通氣插管及冷凝器的250mL四口燒瓶中投入丙烯腈80g、N，N-二甲基甲酰胺3.2g，攪拌降溫至5℃左右，開始緩慢通入氯氣，通氯溫度5～10℃，當通氯量達120～130g時，停止通氯，在10～15℃之間保溫反應5h，通入氮氣趕去多余的氯氣，反應結束，稱量得2，3-二氯丙腈190g，含量95.3%，折百收率96.8%。
2.2.2 巰基乙酸甲酯的制備
在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏斗及冷凝器的500mL四口燒瓶中加入巰基乙酸92g、甲醇40g，滴加濃硫酸10g，滴加溫度40℃以下，滴完后在35～40℃之間保溫反應8h。靜置分水得粗酯。將粗酯進行減壓蒸餾，先蒸出前餾份，再接受42～43℃/1.33kpa主餾份為巰基乙酸甲酯94g，含量98.5%，收率88.7%。
2.2.3 2-甲酸甲酯-3-氨基噻吩的制備
在裝有攪拌器、溫度計、滴加漏斗及冷凝器的500mL四口燒瓶中加入28%甲醇鈉200 g，降溫至15℃以下，開始滴加上述制備的巰基乙酸甲酯53.8g（含量98.5%，0.5mol），滴加溫度10～15℃，滴完后在10～15℃之間滴加2，3-二氯丙腈65g （含量95.3%，0.5mol，溶于100mL甲醇中），滴完后再在此溫度下保溫反應6h，減壓蒸出甲醇，滴加冷水200mL，洗滌、抽濾，濾餅再用冷水洗滌一次，抽濾、烘干得2-甲酸甲酯-3-氨基噻吩68g，熔點60～63℃，含量97.8%，收率84.7%。
2.2.4 2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基噻吩的制備
在裝有攪拌器、溫度計、滴加漏斗及冷凝器的1000mL四口燒瓶中加入冰乙酸350g、 2-甲酸甲酯-3-氨基噻吩50g，攪拌降溫至-5～5℃，滴加工業鹽酸180g。滴完后保溫反應2h；滴加36%亞硝酸鈉水溶液65g，滴加溫度-5～5℃，滴加時間1h左右，滴完后保溫1h，繼續降溫至-5℃以下，加入氯化銅2g，通入二氧化硫氣體150g，控制二氧化硫流量，維持反應溫度-5℃以下，二氧化硫通至規定量，緩慢升溫至室溫，保溫反應8h，反應結束。用150mL二氯乙烷分二次萃取，水洗得2-甲酸甲酯-3-磺酰氯基噻吩二氯乙烷溶液，降溫至-5℃以下，通入氨氣，通氨溫度不超過20℃，當通氨飽和后，保溫反應0.5h，用氮氣趕走過量的氨，降溫、抽濾、水洗至中性，烘干得2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基噻吩56g，熔點110～113℃， 含量98%，收率78%。
2.2.5 噻吩磺隆的合成
在250mL燒瓶中投入30g 2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基噻吩、120mL二甲苯、10mL 20%正丁基異氰酸酯二甲苯溶液，升溫至135℃左右通入光氣，光氣流量400mL～500mL/min，通光3～4h物料基本透明，保溫反應0.5h。光化反應結束，通入氮氣趕去多余的光氣，降溫至70～75℃，分批加入2-氨基甲氧基甲基1，3，5-三嗪19g，在70～75℃保溫1～2h，降至室溫抽濾，濾餅用40mL甲醇洗滌，烘干得噻吩磺隆49g，含量96.5 %（外標法），收率90.5%。
3 小結
近年來玉米田闊葉雜草發生種類多，危害重，已成為玉米高產穩產的一大障礙，尋求玉米田闊葉雜草的有效防除措施，篩選理想的防除草藥劑，開發高效、低毒、不易產生抗性的新型除草劑已經成為一種必然的趨勢。噻吩磺隆選擇性很高，對玉米田混生闊葉雜草的除草效果穩定，比使用苯磺隆、甲磺隆、綠磺隆更安全。本工藝以丙烯腈為起始原料經過氯化得1，2-二氯丙腈，巰基乙酸與甲醇酯化得巰基乙酸甲酯；1，2-二氯丙腈和巰基乙酸甲酯在甲醇鈉存在下經環合制得胺基噻吩；胺基噻吩經重氮化、氯磺化、氨化生成2-甲酸甲酯-3-磺酰胺基噻吩，再經光化反應制成噻吩磺酰胺基異氰酸酯，最后與三嗪縮合得噻吩磺隆。產品含量96%，收率90%左右（以三嗪計）。本工藝路線各步反應收率高，原料易購，使用常規反應設備，生產過程易于操作和控制，后處理簡單、三廢少，易于處理，適合于工業化生產。