4-三氟甲基-3-氰基吡啶的合成文献综述
2020-03-23 09:50:25
文 献 综 述
1 引言
19 世纪末,欧洲人在防治葡萄霜霉病时偶然发现波尔多液能伤害一些十字花科杂草而不伤害禾谷类作物。1895 年,法德美等国几乎同时发现硫酸铜具有选择性除草作用。于是利用无机盐作为除草剂防除杂草的方法就发展起来了,从此拉开了研制化学除草剂的序幕。
除草剂是一类非常重要的农用化学品, 在农药使用量方面也占有很大的比例。据一些调查结果显示, 2004年全球农药市场的销售总金额为305亿美元, 其中销售额最大的50个品种占世界农药市场销售总额的60%, 而在这50个品种中除草剂就占21个[1]。磺酰胺类除草剂是继磺酰脲类及后来发现的咪唑啉酮类除草剂之后,由美国陶氏益农公司的W.A.Kleschick等[2、3]应用生物等排关系,将磺酰脲中的脲羰基(C=O)用碳氮(C=N)双键代替,设计合成的一类新的ALS抑制剂。乙酰乳酸合成酶(Acetolactate synthase,简称ALS)抑制剂是近二十年来开发出的广谱、低毒、超高效和高选择性除草剂。由于磺酰胺类除草剂是一种高效低毒的ALS抑制剂, 成为了各大公司及研究人员广泛关注的对象[4、5]。其主要结构形式是三唑并嘧啶磺酰胺,现有6个品种[6],均为旱田除草剂,包括唑嘧磺草胺、甲氧磺草胺、氯酯磺草胺、双氯磺草胺、双氟磺草胺和五氟磺草胺,其中含氟的有5个。
一些磺酰胺类是对在一些重要农作物中的各种杂草有高效性的化合物[7]。磺酰胺类除草剂具有许多优越的性能:①高效低量,磺酰脲类除草剂的活性极高,用量特别低,每公顷的施用量只需几克到几十克,因而被称为超高效除草剂;②杀草谱广,此类除草剂能有效地防除阔叶杂草,其中有些除草剂对禾本科杂草也有很好的除草效果;③对哺乳动物毒性低,人及牲畜十分安全[8]。
啶磺草胺[9]是陶氏益农公司开发的一种新型磺酰胺类除草剂,是在2007年商业化推出的一种高活性的应用于谷物的磺酰胺类除草剂[10、11]。在土壤中易降解、残留量少。使用较低的剂量、采用苗后处理的方式就可以防治冬小麦田中多种当前已有的苗前或苗后除草剂难以防除的杂草,例如看麦娘、繁缕、播娘蒿、野燕麦、荠菜等。但是对鱼等水生生物有一定毒性,且用药量超过会有明显的药害症状。施药后3个月,一般可安全种植小麦、大麦、燕麦、米、大豆、水稻、棉花、花生,施药后12个月以上,方可种植番茄、小白菜、甜菜、马铃薯、苜蓿、三叶草。应注意勿在套、间种麦田使用本药剂。由于该药剂的活性较高,要严格按推荐的用药剂量、施药时期和方法施用,否则容易出现药害;喷雾时应恒速,均匀喷雾,避免重喷、漏喷或超范围施用;在推荐的施药时期范围内,原则上禾本科杂草出齐后用药越早越好,小麦起身拔节后不得施用。药剂施用后, 前期麦苗有时会出现临时性黄化或蹲苗现象,正常使用条件下小麦返青起身后黄化消失,不影响产量。每季最多使用次数为1次。施药时应注意,不要在河塘等水域中洗涤施药器具,防止污染水源。
新农药,精细化工和医药产品往往需要开发和选择经济和有效的化学路线,才能使得商业上的成功。最佳路线的选择远比简单选择最少的反应步骤或最低成本的原料复杂得多。选择时牵扯到很多反面,例如背景[12]、工艺发展阶段、制造成本估算[13]、固定成本、可变成本、能源成本、环境[14]、安全、健康[15]、知识产权等问题。
目前合成啶磺草胺的重要中间体主要是4-三氟甲基-3-氰基吡啶。其合成方法主要有两种:法一,魏悌息(Witting)试剂或霍纳(Horner)试剂加4-氨基取代的α-β不饱和羰基化合物;法二,磷试剂和4-位置被离去基团取代的α-β不饱和的羰基化合物。
2 啶磺草胺的性质和作用机理
啶磺草胺化学结构式为: