本论文介绍了上述5类新兴异噁唑类除草剂的合成研究进展和作用机理,对其合成与发展作了进一步的展望。
该合成路线的甲磺酰基的氧化步骤收率仅有59%。而且mCPBA价格偏高,同时引入甲硫基所用的甲硫醇钠在生产过程中容易产生废水、废盐和废气污染,导致该路线生产成本较高。
该路线总收率较高,条件相对温和,制备硫代甲脒盐酸盐所用硫脲等价格低廉,是相对可行的工业生产路线。
该路线引入了乙酰硫甲基作为中间过渡基团,但所用的硫代乙酸钾价格相对昂贵;2步反应的总收率50%,低于上述其他路线。
以乙醛酸(13)为原料,与羟氨盐酸盐进行醛胺缩合得到羟基亚氨基乙酸(14),经氯化异丁醇环合得到3-氯-4,5二氢异噁唑(1),再经硫醇取代得到硫代异噁唑中间体15,过氧化氢氧化成乙磺酰异噁唑中间体16,其在碱性条件转换为硫醇与带有卤取代基的中间体B进行亲核取代反应得到M2,再经过氧化氢氧化得到苯磺噁唑草,收率68%,反应条件温和。
该路线单步反应收率较以前的路线更高,但使用的N,N-二甲基硫代甲酰胺较为昂贵,且三氟乙酸工业危险性较高。
通过2种合成路线苯唑草酮的关键异恶唑中间体M3a和M3b的结构相近,卤素或羧基取代基团的引入路线较多,但部分路线可行性不高,在此叙述几类具有可行性的合成路线和引入顺序。
该路线共7步,总收率37%。其中31到32使用正丁基锂作用后加入干冰引入羧基,提高了插入羰基的反应收率。但此步反应需要在低温条件下反应,且反应有一定危险性。
基于异噁唑类除草剂在应用性能方面的明显优势,未来需要在合成路线、合成方法以及生产工艺方面不断优化,降低生产成本。根据课题组前期在该类除草剂合成工艺开发的经验基础上,我们认为可在如下几个方面重点开展开发研究:(1)优化合成路线。可以看到文中的异噁唑类除草剂尤其是砜吡草唑、苯唑草酮等采用线性合成方法,合成路线较长、效率较低,未来可以考虑通过收敛性合成设计,提高合成效率以及产物收率。(2)优化绿色连续化工艺设计,重点优化剂型加工、施药技术、残留检测和风险评估等环节。充分考虑各步反应特点,通过溶剂筛选及反应条件优化,一方面提高最终产物收率,提高生产效率;另一方面减少“三废”排放,降低生产成本。未来,通过理论突破、技术创新,实现生产成本降低,有望在异噁唑类除草剂产品的推广应用方面做出贡献。