丙环唑的合成及表征

丙环唑的合成及表征

吴刚

湖北沃佳生物农业有限公司  湖北省荆州市  434000

摘要：丙环唑为甾醇抑制剂中的三唑类杀菌剂，可以影响甾醇的合成，对病原菌的细胞膜功能进行破坏，从而使得细胞死亡，具有良好的杀菌防病效果。同时，丙环唑对于小麦、水稻以及花生等农作物的病虫害防治具有良好效果，在农业生产领域中具有广泛的应用，所以需要明确丙环唑的合成方式，并掌握其具体表征。

关键词：丙环唑；合成方法；表征分析；杀菌剂

丙环唑是一种具有保护与治疗双重作用的内吸性三唑类杀菌剂，可以被植物的根、茎以及叶部吸收，还能够快速在植物体中向上传导，在防治子囊菌、担子菌以及半知菌引起的病害中具有良好的应用效果，可以快速治愈小麦全蚀病、根腐病、水稻纹枯病以及橡胶叶斑病等，在大部分真菌引起的病害中都具有良好的应用效果。本文以2,4—二氯苯乙酮、1,2—戊二醇、溴素、1,2,4—三氮唑等为主要原材料，通过环化后溴化再浓缩的方法合成丙环唑成品，其粗含量约为95%，通过盐酸中和去除杂质，生成的丙环唑硝酸亚，采用液碱进行中和，得到成品。

1丙环唑及其合成方法概述

丙环唑化学结构中含有1,2,4-三唑环和五元环，因此具有较好的抗真菌作用。据研究表明，丙环唑的生物活性来源于其对细胞酮醇化酶的抑制作用，细胞酮醇化酶是威尔基氏体内的一种酶类，其功能是将质膜中的甾醇生物合成成胆固醇。丙环唑通过阻断酮醇化酶的活性，使得威尔基氏体无法正常合成成胆固醇，从而阻碍细菌或真菌的生长，从而达到抑菌的效果。

丙环唑有多种合成方法，比如氯氰甲烷法、异维甲唑法、三唑环法等。以异恶唑法为例，异恶唑法是以二异丙醇为原料，经乙酰丙酮化、甲磺酸化、脱水、氯化和环化等多道反应步骤得到丙环唑的合成方法，需要将氢氧化钠、乙酸乙酯和丙酮经脱水反应得到乙酰丙酮，并将乙酰丙酮和甲磺酸进行酯化反应，得到甲磺酸丙酰甲酯，最后将3-氯-4-甲基-5-乙酰基-1,2,4-三唑与氢氧化钠、苯催化下，进行依次氯化反应，得到3,5-二氯-4-甲基-1,2,4-三唑，将3,5-二氯-4-甲基-1,2,4-三唑与氨水进行环化反应，最终得到丙环唑。不论哪一种合成方法，其反应步骤都比较复杂，且有很多关键的中间体和步骤需要控制，所以需要严谨的操作和精心的设计，同时需要对丙环唑的合成方法进行改进，并制备新的更为高效的合成方法，有利于提升提升丙环唑的产量和市场竞争力。

2实验设计

2.1试剂与仪器

在本次试验中，采用的试剂主要为2,4—二氯苯乙酮、1,2—戊二醇1,2,4—三氮唑、苯、甲苯、二甲基甲酰胺以及硝酸等，都为分析纯；仪器采用红外光谱仪、气相色谱仪以及电子天平。

2.2试验方法

在中间体2-（2,4－二氯苯基）-4丙基-1,3二氧戊环的合成方面，分别在具有温度计、搅拌器以及回流分水装置的1000mL四口瓶中加入181.7g环己烷、100.0g2,4-二氯苯乙酮、65.20g1,2-戊二醇与11.70g催化剂，在分水器中的水不持续增加后，继续反应30分钟；冷却分层，干燥以及过滤后，将溶剂脱去，得到产物2-（2,4-二氯苯基）-4丙基-1,3二氧戊环120.05g，其含量测量结果为98.02%，收率为82.28%[1]。

在中间体2-溴甲基-2-（2,4-二氯苯基）-4丙基-1,3-二氧戊环的合成中，在装有温度计、搅拌器与滴液漏斗得到1000mL四口反应瓶中，加入150.00g环己烷、120.05g 2-（2,4-二氯苯基）-4丙基-1,3二氧戊环，并加入少量的碱性氯化物催化剂，搅拌过程中滴入88.00g溴素，搅拌滴入时间共计持续4小时，保温搅拌30分钟后升温回流，将溶剂去除后进行降温、水洗、分层以及干燥，从而得到产物2-溴甲基-2-（2,4-二氯苯基）-4丙基-1,3-二氧戊环137.20g，含量95.00%，收率81.78%；在反应期间，会不断产生溴化氢气体，所以需要及时将气体排出，确保反应完全，可以将溴化氢气体通入到氢氧化钾溶液或碳酸钾溶液中[2]。

在丙环唑粗品合成中，在装有温度计、搅拌器、滴液漏斗以及加热回流设备的1000mL四口反应瓶中，加入350g甲苯，72.50g K2CO3，137.20g 2-溴甲基-2-（2,4-二氯苯基）-4丙基-1,3-二氧戊环，升温至120℃回流脱水5小时，蒸馏去除甲苯，降温后加入214.30g N，N-二甲基甲酰胺，在140℃环境下保温16小时，冷却到室温后加入500mL水与500mL甲苯，萃取分层；有机层经过水洗、干燥以及脱去溶剂后，得到丙环唑粗品196.31g，含量为94%。

3结果与讨论

3.1产物红外光谱分析

结合对产物的光谱分析可以明确，在样品化合物中，甲基和亚甲基具有C—H键不对称与对称伸缩振动频率，分别在2950与2860cm-1附近；C—H键不对称振动频率在1460cm-1附近，对称弯曲振动频率在1380cm

-1附近；芳烃中的C—H键伸缩振动频率在3100cm-1；芳烃的骨架振动频率在1600、1580、1500以及1450cm-1周围存在4条谱带；苯环的一元取代缝出现在140,678cm-1区域；醚键红外特征吸收带为C—O—C键的不对称伸缩振动，在1271—1026cm-1区域；样本化合物中可能含有C—Cl键，在505cm-1出现C—Cl键伸缩振动峰[3]。

3.2UV检测结果

根据丙环唑的UV分析结果来看，在325nm区域出现了吸收尖峰，说明样本结构中具有三唑环的双氮共轭体系，从而说明制备得到的物质为丙环唑。

3.3卤化剂的选择分析

卤化反应的原理为自由基取代，工业生产中通常采用氯化法与溴化法，溴化法中丙环唑总收率在70%左右；将滴溴方法改为通氯之后，缩合实践提升到了24小时，丙环唑的总收率低于40%，主要是由于氯化法产生的2-（2,4-二氯苯基）-4丙基-1,3二氧戊环中氯原子不够活泼，所以和三氮唑缩合难度较大，整体收率较低，且后期处理难度较大；因为溴的活泼型相比于Cl更低，卤化反应较为缓和，其选择性较好；溴常温状态下为液体，使用较为便利，计量准确。通氯气期间的要求较为严格，主要是由于氯气的毒性较高，容易出现中毒问题，所以采用溴素作为卤化剂。

3.4粗品提纯

若粗品提纯的丙环唑含量没有达到规定，可以成盐之后重新进行结晶；丙环唑提纯期间采用硝酸成盐，之后对其进行碱解，这两个环节对于丙环唑的含量、收率具有直接影响，如果反应物的杂质较多，成盐过程中会产生粘度较大的问题，成盐不够充分，导致过滤难度增加，滤液中会带有没有成盐的丙环唑，回收较为困难。

4结论

采用2, 4－二氯苯乙酮、1, 2－戊二醇、溴素以及1, 2, 4－三氮唑作为主要原料，通过环化、溴化以及缩合的方式制备丙环唑，合成中间体2-（2,4－二氯苯基）-4丙基-1,3二氧戊环，反应介质为苯，温度为80—86℃，反应时间为15小时；在该实验条件下，可以得到含量约为95%的丙环唑粗品，通过酸碱中的方式将杂质去除，生成的丙环唑硝酸盐，采用液碱进行中和还原，可以得到纯的丙环唑成品，收率为72%。

参考文献

[1]张常庆, 曹俊丽, 陈少雁,等. 19%啶氧.丙环唑微乳剂分析方法研究[J]. 农药科学与管理, 2021, 42(9):7-7.

[2]项艳君, 袁治理, 毛雪伟,等. 丙环唑对水稻恶苗病菌(Fusarium fujikuroi)生物活性研究[J]. 植物病理学报, 2022(002):052-053.

[3]李燕芳, 周振标, 谭耀华,等. 植保无人飞机喷施30%苯甲·丙环唑微乳剂防治水稻主要病害[J]. 植物保护, 2021, 47(2):6-7.