噻吩磺隆的合成
1 概述
噻吩磺隆是由杜邦公司开发的磺酰脲类除草剂，试验代号：DPX-M6316，商品名称：Harmony，其他名称：阔叶散、宝收、噻磺隆。噻吩磺隆是一种内吸传导型苗后选择性除草剂，乙酰乳酸合成酶抑制剂。施药后被植物叶、根吸收，并迅速传导，在敏感作物体内能抑制缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成而阻止细胞分裂，使敏感作物停止生长，在受药后1～3周内死亡。适用于小麦、大豆、玉米、花生等作物田防除一年生和多年生阔叶杂草。噻吩磺隆在土壤中有氧条件下能迅速被微生物分解，是一种除草活性高，对作物安全，对环境友好的磺酰脲类除草剂。
噻吩磺隆的合成技术分六步，包括几个重要中间体：二氯丙腈、巯基乙酸甲酯、氨基噻吩、噻吩磺酰胺的制备及噻吩磺隆的合成等。中间体的制备以丙烯腈、巯基乙酸等为原料经氯化、酯化、环合、重氮化、氯磺化、氨化等反应制得中间体3-氨基磺酰基噻吩-2-甲酸甲酯，原料立足国内，反应条件温和，无特殊设备，三废量少且易于治理；噻吩磺隆的合成采用光气法合成2-甲酸甲酯-3-磺酰基异氰酸酯噻吩，再与三嗪缩合而制得。噻吩磺隆收率90%左右（以三嗪计），含量96%。本路线所用的原料易得，操作简便，合成条件温和，产品纯度高、反应收率高，适合于工业化生产。
2 噻吩磺隆的合成
2.1 工艺路线
噻吩磺隆的合成文献报导较多，主要涉及到中间体2，3-二氯丙腈和噻吩磺隆的合成。2，3-二氯丙腈的合成工艺主要有二条，其一，以二氯乙烷作溶剂，直接通入氯气于丙烯腈中加成，再减压蒸馏出溶剂；其二，无需溶剂存在，在催化剂作用下，通入氯气于丙烯腈中加成，不需要后处理。溶剂法通氯气比较方便，但后处理需要减压蒸出溶剂，由于2，3-二氯丙腈受热不稳定，易分解，造成收率低、含量低，并且在蒸馏过程中有结炭现象。本工艺路线采用无溶剂法，不需后处理，直接用于下步反应，操作简单，收率高。噻吩磺隆合成主要也有二条工艺，其一是异氰酸酯法，以氨基噻吩为原料，在催化剂正丁基异氰酸酯存在下，通入光气反应，生成2-甲酸甲酯-3-磺酰基异氰酸酯噻吩，与均三嗪缩合得噻吩磺隆。其二是氯甲酸酯法，以氨基噻吩为原料，在碱性条件下与氯甲酸甲酯反应生成2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基甲酸甲酯噻吩，再与均三嗪边缩合边分馏出甲醇，得噻吩磺隆。氯甲酸酯法的2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基甲酸甲酯噻吩与均三嗪反应过程中生成的甲醇抑制反应的进行，必须在反应过程中通过分馏将其分离，反应过程很难控制，反应很难进行到底，而且2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基甲酸甲酯噻吩在高温条件不稳定，反应过程中发生分解，因此该工艺合成的噻吩磺隆收率和含量都偏低。本工艺利用公司的光气资源优势，光气法合成噻吩磺隆，产品收率高，含量高，生产过程易于操作和控制。
经过工艺路线比较和小试技术攻关，选择噻吩磺隆合成路线如图1所示。
2.2 制备
2.2.1 2，3-二氯丙腈的制备
在装有搅拌器、温度计、通气插管及冷凝器的250mL四口烧瓶中投入丙烯腈80g、N，N-二甲基甲酰胺3.2g，搅拌降温至5℃左右，开始缓慢通入氯气，通氯温度5～10℃，当通氯量达120～130g时，停止通氯，在10～15℃之间保温反应5h，通入氮气赶去多余的氯气，反应结束，称量得2，3-二氯丙腈190g，含量95.3%，折百收率96.8%。
2.2.2 巯基乙酸甲酯的制备
在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗及冷凝器的500mL四口烧瓶中加入巯基乙酸92g、甲醇40g，滴加浓硫酸10g，滴加温度40℃以下，滴完后在35～40℃之间保温反应8h。静置分水得粗酯。将粗酯进行减压蒸馏，先蒸出前馏份，再接受42～43℃/1.33kpa主馏份为巯基乙酸甲酯94g，含量98.5%，收率88.7%。
2.2.3 2-甲酸甲酯-3-氨基噻吩的制备
在装有搅拌器、温度计、滴加漏斗及冷凝器的500mL四口烧瓶中加入28%甲醇钠200 g，降温至15℃以下，开始滴加上述制备的巯基乙酸甲酯53.8g（含量98.5%，0.5mol），滴加温度10～15℃，滴完后在10～15℃之间滴加2，3-二氯丙腈65g （含量95.3%，0.5mol，溶于100mL甲醇中），滴完后再在此温度下保温反应6h，减压蒸出甲醇，滴加冷水200mL，洗涤、抽滤，滤饼再用冷水洗涤一次，抽滤、烘干得2-甲酸甲酯-3-氨基噻吩68g，熔点60～63℃，含量97.8%，收率84.7%。
2.2.4 2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基噻吩的制备
在装有搅拌器、温度计、滴加漏斗及冷凝器的1000mL四口烧瓶中加入冰乙酸350g、 2-甲酸甲酯-3-氨基噻吩50g，搅拌降温至-5～5℃，滴加工业盐酸180g。滴完后保温反应2h；滴加36%亚硝酸钠水溶液65g，滴加温度-5～5℃，滴加时间1h左右，滴完后保温1h，继续降温至-5℃以下，加入氯化铜2g，通入二氧化硫气体150g，控制二氧化硫流量，维持反应温度-5℃以下，二氧化硫通至规定量，缓慢升温至室温，保温反应8h，反应结束。用150mL二氯乙烷分二次萃取，水洗得2-甲酸甲酯-3-磺酰氯基噻吩二氯乙烷溶液，降温至-5℃以下，通入氨气，通氨温度不超过20℃，当通氨饱和后，保温反应0.5h，用氮气赶走过量的氨，降温、抽滤、水洗至中性，烘干得2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基噻吩56g，熔点110～113℃， 含量98%，收率78%。
2.2.5 噻吩磺隆的合成
在250mL烧瓶中投入30g 2-甲酸甲酯-3-磺酰氨基噻吩、120mL二甲苯、10mL 20%正丁基异氰酸酯二甲苯溶液，升温至135℃左右通入光气，光气流量400mL～500mL/min，通光3～4h物料基本透明，保温反应0.5h。光化反应结束，通入氮气赶去多余的光气，降温至70～75℃，分批加入2-氨基甲氧基甲基1，3，5-三嗪19g，在70～75℃保温1～2h，降至室温抽滤，滤饼用40mL甲醇洗涤，烘干得噻吩磺隆49g，含量96.5 %（外标法），收率90.5%。
3 小结
近年来玉米田阔叶杂草发生种类多，危害重，已成为玉米高产稳产的一大障碍，寻求玉米田阔叶杂草的有效防除措施，筛选理想的防除草药剂，开发高效、低毒、不易产生抗性的新型除草剂已经成为一种必然的趋势。噻吩磺隆选择性很高，对玉米田混生阔叶杂草的除草效果稳定，比使用苯磺隆、甲磺隆、绿磺隆更安全。本工艺以丙烯腈为起始原料经过氯化得1，2-二氯丙腈，巯基乙酸与甲醇酯化得巯基乙酸甲酯；1，2-二氯丙腈和巯基乙酸甲酯在甲醇钠存在下经环合制得胺基噻吩；胺基噻吩经重氮化、氯磺化、氨化生成2-甲酸甲酯-3-磺酰胺基噻吩，再经光化反应制成噻吩磺酰胺基异氰酸酯，最后与三嗪缩合得噻吩磺隆。产品含量96%，收率90%左右（以三嗪计）。本工艺路线各步反应收率高，原料易购，使用常规反应设备，生产过程易于操作和控制，后处理简单、三废少，易于处理，适合于工业化生产。