第十五章拟除虫菊酯类农药的合成

第十五章拟除虫菊酯类农药的合成早在16世纪初，已有人发现除虫菊的花具有杀虫作用，但是直到19世纪中期，这种源于波斯(现伊朗)的植物才在欧洲种植应用。第一次世界大战期间，日本大力提倡栽培除虫菊，曾一度独占该药市场。由于除虫菊适宜于较高海拔地区生长，后来在非洲肯尼亚高原地区发展很快并逐渐取代日本。除虫菊在我国的云南也有一定的产量。从除虫菊干花提取的除虫菊素是一种击倒快、杀虫力强、广谱、低毒、低残留的杀虫剂。但由于它对日光和空气不稳定，故只能用于家庭卫生害虫，不宜于农业使用。大约花了40年时间(从上世纪20年代初到50年代末)，天然除虫菊素的化学成分和化学结构才得以确定。OR'CH3COOHCCCHCH3H3CCHCH3CR除虫菊素的有效成分：有效成分R´代表R代表除虫菊素IH2C=CHCH=CHCH2-CH3CH=CHCH2-或CH3CH2CH=CHCH2--CH3除虫菊素IIH2C=CHCH=CHCH2-CH3CH=CHCH2-或CH3CH2CH=CHCH2--COOCH315.1拟除虫菊酯的结构与活性在天然除虫菊素的化学成分和化学结构得以确定之后，人们开始致力于人工合成除虫菊酯的研究，目的在于寻找结构简单，既能保留除虫菊素的优点，又能克服不适于农业使用的缺点。这种新型的人工合成除虫菊酯通常称为拟除虫菊酯。作为仿生合成的拟除虫菊酯，最初是以杀虫活性最高的除虫菊素I为其模拟对象，寻找结构简单的醇与菊酸合成有杀虫活性的拟除虫菊酯。1947年LaForge以烯丙基代替天然菊酯环戊烯醇酮的戊二烯侧链，简化了除虫菊素I的结构，合成了烯丙菊酯，即第一个人工合成的拟除虫菊酯杀虫剂。1963年Kato(加藤)报道酞酰亚胺甲基菊酯类有杀虫活性，并筛选出具有迅速击倒作用的胺菊酯。1965年Elliot对取代呋喃甲基菊酯的结构与活性关系进行研究之后，发现具有空前强烈杀虫活性的苄呋菊酯。COOO烯丙菊酯COOCH2NOO胺菊酯COOCH2OCH2苄呋菊酯上一页上述几种改进醇组分的化合物，虽然保持甚至提高了杀虫活性，但它们仍然是一些对日光不稳定的药剂，难以用于田间。在光稳定性方面的决定性突破，是1968年Itaya等在醇组分中引入间苯氧基苄基，从而合成了高活性光稳定的苯醚菊酯。随后，他们又将氰基连在苄基的α-碳上，合成了氰基苯醚菊酯。氰基的引入，使杀虫活性大大提高。COOO苯醚菊酯COOOCN氰基苯醚菊酯自此，除虫菊酯类杀虫剂不能用于田间的历史结束了，而且含有间苯氧基苄基及氰基间苯氧基苄基这样两个重要基团的高效、耐光拟除虫菊酯杀虫剂进一步相继开发成功。在这方面最重要的品种有：二氯苯醚菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、杀灭菊酯。ClClCOOO二氯苯醚菊酯ClClCOOOCN氯氰菊酯BrBrCOOOCN溴氰菊酯COOOCNCl杀灭菊酯15.2拟除虫菊酯的合成1、拟除虫菊酸与醇脱水2、拟除虫菊酸盐与取代苄醚等反应3、拟除虫菊酰氯与醇或醛反应4、酯交换反应15.3代表品种的合成1、氯氰菊酯ClClCOOOCN氯氰菊酯α-氰基-3-苯氧基苄基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯，1974年在英国由E11iot等人发现。2003年，世界销量24位，180百万美元。原药为淡黄色至棕色粘稠或半固体。折射率nD201.5650。20℃时溶解度为：丙酮450g/L，乙醇337g/L，二甲苯450g/L，氯仿450g/L，己烷103g/L；原药在水中溶解度0.01～0.2mg/L(21℃）对热稳定，220℃以下不分解，在酸性介质中较稳定，田间实验对光稳定，碱性条件不稳定。为触杀和胃毒剂,杀虫谱广，可防治棉花、果树、蔬菜、烟草、葡萄等作物上的鳞翅目、鞘翅目和双翅目害虫。合成方法：ClClCOCl(1)+HOCHNC(2)ClClCOOK+BrCHNC(3)ClClCOCl+OHCPTCPTCNaCN氯氰菊酯2、氯氟氰菊酯ClF3CCOOOCNα-氰基-3-苯氧基苄基-3-(2-氯-3,3,3-三氟丙稀基二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯纯品为白色晶体，工业品为淡黄色固体，熔点：49.2℃。易溶于丙酮、甲醇、醋酸乙酯、甲苯等多种有机溶剂，不溶于水。常温下可稳定保存半年以上，日光下在水中半衰期20d；土壤中半衰期22～82d。氯氟氰菊酯具极强的胃毒和触杀作用，杀虫广谱。主要用于防治棉花、蔬菜、烟草等农作物上的害虫。本品杀虫作用快，持效长，对益虫的毒性也较低。合成方法：ClF3CCOOOCNCClCH2CO2EtClCF3-HClCO2EtClCF3H2OCO2HClCF3COClClCF3OHOCHNCCCH3CH3HCCH2CO2EtH2C+Cl3C-CF3CuClCCH3CH3F3CCCl2CH2CHCH2CO2EtCl环化t-BuOHt-BuOK3、氰戊菊酯COOOCNClα-氰基-3-苯氧苄基-2-(4-氯苯基)-3-甲基丁酸酯，它是1976年住友公司开发的品种。又名敌虫菊酯、速灭菊酯、速灭杀丁。广谱高效杀虫剂，作用迅速，击倒力强，以触杀为主，也有胃毒作用，可防治多种棉花害虫，广泛用于防治烟草、大豆、玉米、果树、蔬菜的害虫，也用于防治家畜和仓储等方面的害虫。对鱼和蜜蜂高毒。合成方法：ClCHCHCNCH3CH3H2OH2SO4ClCHCHCOOHCH3CH3(1)烷基化α-异丙基对氯苯基乙腈的制备(2)水解α-异丙基对氯苯基乙酸的制备(3)氯化α-异丙基对氯苯基乙酰氯的制备ClCHCHCOOHCH3CH3PCl5ClCHCHCOClCH3CH3ClNCH2C+SO3CHCH3CH3NaOHClCHCHCNCH3CH3(4)缩合腈氯苯苯醚菊酯的制备ClCHCHCOClCH3CH3+OOHCNaCNH2OCOOOCNCl4.醚菊酯H2COOCH2CCH3CH3C2H5O2-(4-乙氧基苯基)-2-甲基丙基-3-苯氧基苄基醚，这是1987年日本三井东压公司开发的品种。新型醚类菊酯杀虫剂。因对哺乳动物毒性极低，可以广泛用于蔬菜、卫生等领域。醚菊酯对鱼毒性极低，所以可用于防治水稻害虫。合成方法：CH3CCH3CH3HOAc2OCH3CCH3CH3AcO氯化CH2ClCCH3CH3AcOEt2SO4CH2ClCCH3CH3EtOOCH2OHH2COOCH2CCH3CH3C2H5O3、肟醚菊酯O-(3-苯氧基苄基)-1-(4-氯苯基)异丙基酮肟醚NOOCl为一种新型的低毒、低鱼毒杀虫剂和杀螨剂。合成方法：ClCHCH2OClH3CH3CClONH2OHClNOHOClCH2PTCNOOCl