环磺酮除草剂是在磺草酮结构上加入三氟乙氧基的新品种,由于多个氟原子的介入,增加了该化合物的疏水性(或亲脂性)、膜的渗透性、抗代谢稳定性、挥发性、热稳定性和化学稳定性,从而导致其活性高于磺草酮和硝磺草酮,对作物安全。此外,环磺酮的除草活性不仅表现在有机体内部,还表现在其外部性质上,即环磺酮在杂草防除中还具有良好的吸收输送和代谢稳定性(特别是杂草)。
4 环磺酮的合成
目前合成环磺酮和中间体的文献和专利并不多,为了满足工业化的需求,一般选用较为廉价易得的工业原料。以下举出2例,采用3-氯-2-二甲基苯胺为起始原料,来合成目标产物环磺酮。
(1)余玉等探索出一条适合工业化生产环磺酮的工艺路线:以3-氯-2-二甲基苯胺和甲硫醇为起始原料,在亚硝酸钠的作用下,得到2-氯-6-甲巯基甲苯(小试产物为淡黄色固体,收率79%,文献值收率85%),然后与乙酰氯发生酰化反应,再经过氧化氢氧化反应后,与次氯酸钠发生卤仿反应,得到2-氯-3-甲基-4-甲磺酰基苯甲酸(小试产物为白色固体,收率93%,文献值收率88%);最后经过酯化和溴化反应得到2-氯-3-溴甲基-4-甲磺酰基苯甲酸甲酯(小试产物为白色固体,收率81.3%,文献值收率84%),再与三氟乙醇发生取代反应,水解得到最终产物2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基4-甲磺酰基苯甲酸(小试产物为黄色固体,收率83.2%),在丙酮氰醇的催化下,2-氯-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基4-甲磺酰基苯甲酸与1,3-环己二酮反应得到目的产物环磺酮(小试产物为黄色固体,收率80%)。经过H NMR光谱鉴定,产物结构与环磺酮结构一致。该工艺路线简单,反应条件温和,总收率相对较高,三废少,较经济,适合工业化生产。
(2)左静等也以3-氯-2-二甲基苯胺为起始原料,首先与亚硝酸钠反应,制得重氮盐产物与二甲基二硫醚反应得到3-氯-2-甲基甲硫醚(中间体Ⅰ)(小试产物质量分数99.4%,收率92.3%)。中间体Ⅰ与乙酰氯经傅克反应,制得2-氯-3-甲基-4-甲硫基苯乙酮(小试产物收率87.6%),再与双氧水及次氯酸钠溶液反应,得到2-氯-3-甲基-4-甲磺酰基苯甲酸(小试产物收率96%),再经酯化反应制得2-氯-3-甲基-4-甲磺酰基苯甲酸甲酯(中间体Ⅱ)(小试产物质量分数97.8%,收率94%)。中间体Ⅱ进行侧链溴化转化为溴甲基衍生物后,再与三氟乙醇钠进行取代反应,制得[2-氯-4-甲磺酰基-3-(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯甲酸甲酯(中间体Ⅲ)(小试产物质量分数96.4%,收率95.6%)。之后,中间体Ⅲ经水解酰氯化转化为相应的苯甲酰氯,再与1,3-缓急二酮反应制得烯醇酯,最后在丙酮氰醇存在的条件下进行重排反应制得目标产物环磺酮(小试产物质量分数95.3%,收率96.1%)。通过此路线制备环磺酮,原料易得,操作简便,反应成本低,反应收率高,工业三废少,适合工业化生产。
5 环磺酮的特点
环磺酮除草剂是在磺草酮上加入三氟乙氧基研发的三酮类新品种,从而导致其活性高于硝磺草酮,对作物安全。其特点为:
(1)防治杂草谱广和活性高。环磺酮用于玉米田和稻谷田中禾本科杂草、阔叶杂草、恶性杂草及抗性杂草的防除,环磺酮与硝磺草酮相比有更广的防治杂草范围,且有非常高的除草活性。在欧洲用Laudis®(44 g/L环磺酮+22 g/L双苯噁唑酸)可分散油悬浮剂(OD)的使用剂量为100 g/hm2的田间试验确定杀草谱。
从田间试验确定的杀草谱和除草效果中(表1)可见,对18种防除杂草有100%的防效、对41种防除杂草有95%的防效、对56种防除杂草有90%的防效、对94种防除杂草有75%的防效。
表1 Laudis® OD的使用剂量为100 g/hm
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