新型拟除虫菊酯——高效二氯戊氰菊酯

本发明属于农药杀虫剂类。

自1949年第一个拟除虫菊酯-丙烯菊酯问世以来，拟除虫菊酯类杀虫剂的开发和研究在世界范围内日益进展，其中以农业和卫生上喷洒防治用的杀灭菊酯、二氯苯醚菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯生产量为较大。但是由于上述这些拟除虫菊酯的分子量较大，不易挥发，故在用于蚊香薰蒸方面的效果均不甚理想。另一类蒸气压较高的丙烯菊酯薰蒸效果较好，但结构复杂，合成难度大，国内虽有生产，但因成本较高，只有小规模投产。

近年来另一类拟除虫菊酯-二氯戊氰菊酯开始为人们所注目（特愿昭54-136821）（Tap.J.Sahit.Zool.Vol.34  NO.4  P263-268  1983）。笔者等也曾对此作过研究，发现其在使用效果、合成难度、经济成本等方面均优于上述其他类拟除虫菊酯，并具有进一步开发的前景。（化学世界第8期P348-350  1986年）

本发明的目的在于进一步研究开发这类拟除虫菊酯，以获得活性更大，效果更佳，成本更低的优秀化合物，继而进一步实现大规模的工业生产。

本发明所述的高效二氯戊氰菊酯为一种新型拟除虫菊酯，是二氯戊氰菊酯的一种反式异构体。化学名称为（R，S）-（E）-环丙烷羧酸-3-（2，2-二氯乙烯基）-2，2-二甲基-（R，S）-（E，Z）-1-氰基-2-甲基-2-戊烯酯，简称为反式二氯戊氰菊酯。其结构式如下：

分子式：C₁₅H₁₉Cl₂NO₂

分子量：316

元素分析：计算值  %  C56.95  H6.06  N4.43

测定值  %  C57.13  H6.46  N4.23

性状：微黄色透明液体

比重：D₂₀＝1.08

沸点：150-152℃/0.3mmHg

折光率：n²⁰_D＝1.5000

n¹³_D＝1.5022

溶介度：易溶于乙醇等有机溶剂，难溶于水。

红外光谱：（cm^-1）

2250，1740，1610，1180，890，650

核磁共振：（CDCl₃TMS>

δ  0.8-1.4  10H  δ1.6-2.4  7H  δ  5.6  1H  δ  5.7  1H

本发明所述的高效二氯戊氰菊酯可通过下述方法加以制备。

本发明以DV菊酸顺反式异构体混合物为原料，通过分离分别制得高顺式DV菊酸和反式DV菊酸二种异构体，然后对反式异构体进行酰氯化，以制取反式二氯菊酰氯，再与2-甲基戊烯-2-醛及氰化钠缩合，最终得到反式二氯戊氰菊酯，即高效二氯戊氰菊酯。

DV菊酸顺反式异构体的混合物可通过经典的相模-Kurarayi法制得，其反应式大致如下：

所得的DV菊酸混合物的顺反式异构体的重量比约在4∶6左右。将混合物置于有机溶剂中加以分离，所用的溶剂可以是环已烷，石油醚和乙醚等。顺式异构体大都溶于溶剂中，将固体部分过滤，重结晶即可得反式异构体的DV菊酸，其顺式与反式比可达2∶98。而所得的高顺式异构体（顺式与反式比约为84∶16）可直接用于高顺氯氰菊酯的合成。

反式DV菊酸的酰氯化可用氯化亚砜为氯化剂，在少量甲苯溶剂中经加热回流反应后，蒸馏收集130-133℃/50mmHg柱时的馏份即可得反式二氯菊酰氯的油状物，收率和含量均可大于95%以上。

作为缩合基团的2-甲基戊烯-2-醛可由丙醛脱醇脱水而制得，丙醛可从丙醇氧化或由环氧丙烷异构化后精馏制取。其化学反应式如下：

反式二氯菊酰氯与2-甲基戊烯-2-醛及氰化钠的缩合需要在烃类溶剂及相转移催化剂的存在下进行，所用的烃类溶剂可以是烷烃，如正已烷，环已烷等;也可以是芳烃，如苯、二甲苯等。相转移催化剂可为四乙基溴化铵，四丁基溴化铵，三乙基苄基溴化铵或四乙基氯化铵等，其化学反应式如下：

二氯戊氰菊酯为一低毒化合物，其小白鼠口服急性LD₅₀为3205mg/kg，比丙烯菊酯（LD₅₀为480mg/kg）低近一个数量级。经测试其反式异构体的活性较顺式异构体大。而同样以DV菊酸为原料的二氯苯醚菊酯和氯氰菊酯，却以顺式异构体为主要活性成份。现市售的DV菊酸中顺式异构体与反式异构体的比例约在3∶7-4∶6之间，这样通过对DV菊酸的分离，以其反式异构体部分来合成反式二氯戊氰菊酯，而以其高顺式异构体部分用来合成高顺式二氯苯醚菊酯或氯氰菊酯，不仅可以大大提高上述各类产品的生物活性，增强药效，而且能做到物尽其用，以减少活性较低部分的产物的生成，从而将大幅度降低生产成本，增强市场竞争的能力。

合成实例1  DV菊酸的制备

在装有搅拌器、冷凝器、温度计及水浴锅的500毫升三口烧瓶中，投入顺式异构体与反式异构体为4∶6的DV菊酸甲酯混合物78.1克（0.35克分子），再加入1.8克分子的氢氧化钠水溶液，在50毫升环已烷中加热水解。当水解完毕后，蒸馏回收有机溶剂，水层用无机酸如盐酸酸化，然后水洗至中性。再加入150毫升甲苯进行萃取。弃去水层，蒸馏除去溶剂，釜中残液倾出冷却得到熔点为65～68℃的固体DV菊酸的顺、反式异构体的混合物。经气相色谱分析和核磁共振分析，顺式异构体∶反式异构体为4∶6，与皂化水解前比例一致。

H NMR：（CDCL₃TMS>

顺式体：1.2（S.3H-CH₃）1.35（S.3H-CH₃）1.83（d.1H-CHCOO-）

2.03（t.1H＝）6.09（d.1H＝）10.84（b.1H-COOH）

反式体：1.21（S.3H-CH₃）1.35（S.3H-CH₃）1.61（d.1H-CHCOO-）

2.25（dd.1H）5.61（d.1H＝）10.84（b.1H-COOH）

合成实例2  DV菊酸顺式异构体与反式异构体的分离

在装有搅拌器、温度计的100毫升三口烧瓶中加入DV菊酸顺、反异构体混合物（顺式异构体∶反式异构体＝4∶6重量比），再加入适量的环已烷，在搅拌下使固体DV菊酸溶解将近一半，顺式体大都溶于溶剂中，而残留的固体中含有较多的反式异构体。过滤残留的固体，滤饼进行重结晶，得到主要为反式异构体的DV菊酸，熔点为93～96℃，含量为98.2%，经气相色谱及核磁共振分析，顺式∶反式＝2∶98。合并滤液，重结晶母液，蒸馏脱除溶剂，即得到高顺式的DV菊酸（顺式∶反式＝84∶16），可直接用于高顺氯氰菊酯的合成。（H¹NMR数值同实例1）

合成实例3  反式二氯菊酰氯的制备

在500毫升装有搅拌器、温度计、回流泠凝器和水浴的三口烧瓶中，装入经过拆分的反式DV菊酸29.3克（0.14克分子）（顺式异构体∶反式异构体＝2∶98），再加入60毫升甲苯作溶剂，投入17.8克（0.15克分子）氯化亚砜，缓缓升温至回流。回流10小时后，在常压或减压下蒸出溶剂，进而减压蒸馏，收集130-133℃/50mmHg柱的馏份，即得到油状物的反式二氯菊酰氯。含量为98%，收率大于96%。

合成实例4  2-甲基戊烯-2-醛的合成

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗及水浴的100毫升三口烧瓶中，加入1毫升0.06N氢氧化钠水溶液，在室温下滴加丙醛，待丙醛滴加完毕后，保温1小时使反应进行完全。待反应液冷却后将其倒入分液漏斗中静置分层，有机层用水（25ml×2）水洗两次，分去水，加入无水硫酸钠干燥，滤去干燥剂，常压蒸馏，收集135～140℃的馏份，即为2-甲基戊烯-2-醛。经气相色谱分析含量为97.7%，收率为85.9%。

合成实例5  反式二氯戊氰菊酯的合成

在装有搅拌器、温度计、回流泠凝器和水浴的100毫升三口烧瓶中，分别加入固体氰化钠25克、水10毫升、甲苯10毫升及四乙基溴化铵0.2克，在水浴冷却下滴加反式DV菊酰氯11.6克（顺式异构体∶反式异构体＝2∶98），及2-甲基戊烯-2-醛5.0克，先室温反应，然后进行加热，反应过程中不断取样进行气相色谱跟踪分析，以2-甲基戊烯-2-醛消失为反应终点。将反应液倾入分液漏斗中，静置分层，分离油层及水层，油层用水（25ml×2）水洗二次，合并水层，用甲苯提取二次，再合并油层，用25毫升碳酸氢钠饱和水溶液洗涤，分去水层，干燥，减压蒸发脱溶剂，得到产品反式二氯戊氰菊酯。n¹³_D＝1.5022，bp＝150-152℃/0.3mmHg.柱，收率为90.34%，含量为93.0%（气相色谱分析值）。顺式异构体∶反式异构体＝2∶98（经核磁共振测定），其异构体比例与投料DV菊酸相同，反应过程中无顺、反异构体转化现象发生。

产品：元素分析：

计算值%  C56.95  H6.06  N4.43

测定值%  C57.13  H6.46  N4.23

红外光谱：IR（cm^-1）2250>

核磁共振：H¹NMR（CDCl₃TMS>

反式体：δ0.8-1。4  1H  δ1.6-2.4  7H  δ5.6  1H  δ5.7

（d.1H＝，三碳环为反式）

合成实例6  高顺式二氯菊酰氯的制备

在500毫升装有搅拌器、温度计、回流冷凝器及水浴的三口烧瓶中，装入折分的高顺式DV菊酸（顺式异构体∶反式异构体＝84∶16）29.4克（0.14克分子），再加入60毫升甲苯，投入17.8克（0.15克分子）氯化亚砜，升温至回流。经十小时回流反应后，在常压下蒸出溶剂，进而减压蒸馏收集128-133℃/50mmHg柱馏份，得到油状产物高顺式二氯菊酰氯，收率为96%，含量为98%。（顺式异构体∶反式异构体＝84∶16）

合成实例7  高顺式二氰戊氰菊酯的合成

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器及水浴的100毫升三口烧瓶中，加高顺式二氯菊酰氯11.6克（顺式体∶反式体＝84∶16）、固体氰化钠2.5克、水10毫升、甲苯10毫升、四乙基溴化铵0.2克、及2-甲基戊烯-2-醛5.0克，其他反应和后处理操作均与合成实例5全同，最后得到高顺式二氯戊氰菊酯。收率90%，含量90%，顺式异构体∶反式异构体＝84∶16（经核磁共振分析）。

H¹NMR：（CDCL₃，TMS>

顺式体：δ0.8-1.4  10H  δ1.6-2.4  7H  δ5.7  1H  δ6.2

（d.1H＝，三碳环顺式）

反式体：δ0.8-1.4  10H  δ1.6-2.4  7H  δ5.6  1H  δ5.7

1H＝，三碳环反式）

IR（cm^-1）

顺式体：2250  1740  1610  1180  820  650

反式体：2250  1740  1610  1180  890  650

药效试验例1  含有不同顺反式异构体比例的二氯戊氰菊酯样品蚊虫击倒试验

将样品分别滴入空白蚊香，使之终浓度为0.5%，在标准测试园筒（φ20cm，h43cm）内放入雌淡色库蚊20只，薰一分钟，移取蚊香，观察击倒时间，并求出KT₅₀值，以市售三星蚊香（原料为进口强力毕那命）作为对照，试验结果如下：

1、三星蚊香 KT₅₀4′15″

2、农蚊1号 KT₅₀5′02″

3、农蚊2号 KT₅₀3′14″

4、农蚊3号 KT₅₀3′11″

＊其中：农蚊1号（二氯戊氰菊酯含量90%）（顺式∶反式＝84∶16）

农蚊2号（二氯戊氰菊酯含量90%）（顺式∶反式＝30∶70）

农蚊3号（二氯戊氰菊酯含量90%）（顺式∶反式＝2∶98）

药效试验例2  高效二氯戊氰菊酯与其他拟除菊酯样品的蚊虫击倒试验

均匀配成样品液3%，滴加于空白蚊香，采用高43公分，直径20公分密闭园筒测试法。

蚊种：实验室长期饲养的敏感淡色库蚊SEN品系，每次20只雌性蚊虫，观察击倒时间，求出KT₅₀值。

测试结果如下：

农蚊3号 KT₅₀2′33″

农蚊4号 KT₅₀2′48″

农蚊5号 KT₅₀4′49″

＊其中：农蚊3号（二氯氰菊酯含量90%）（顺式∶反式＝2∶98）

农蚊4号（含量89.8%）（中西药厂灭蚊菊酯样品）

农蚊5号（含量30%）（无氰基二氯戊氰菊酯）