摘要：茚草酮是三菱化学公司1999年，在日本登记上市的防除稻田内一年生杂草的除草剂，用于禾本科杂草早、中期的处理。在稻田中，它可以有效防除2到5叶期，包括高叶龄稗草、鸭舌草、异型莎草以及牛毛毡等多种杂草。本文就茚草酮的合成进行简单论述和介绍。
关键词：茚草酮；除草剂；合成
1茚草酮简介
茚草酮试验代号为MK-243，NH-502，分子式为C19H15ClO3，相对分子质量326.07，化学结构式如下图：
.png)
2茚草酮的合成路线
茚草酮具有用药量低、除草和预防范围大、水中扩散性好、效果持久、环境污染小、对动物和人体危害性低的特点。另外，磺酰脲类除草剂混入茚草酮可避免磺酰脲类除草剂高抗性的问题，于是被广泛应用，现有关产品已达20余个。截止目前，国内还未见到其相关合成工艺的消息，查找检索文献后，了解到茚草酮的合成路线主要是：由茚满-1,2-二酮和1-氯-3-(3-氯丙-1-烯-2-基)苯借助亲核取代反应，再通过环氧化反应获得[1]。它的合成路线如下图所示：
.png)
该路线起始原料是间氯乙苯(2)，催化剂用偶氮二异丁腈(AIBN)，溴代试剂用1倍量溴素，通过反应得到1-(1-溴乙基)-3-氯代苯(3)。以上反应液加入少量碘单质可当成催化剂与溴素反应，生成1-氯-3-(1,2-二溴乙基)苯(4)。如果没有分步溴代，就会生成苄位单取代和苄位双取代的杂质，从而影响反应的有效和准确性，后续反应中分离纯化难度提高，收率变低。
接着在4中添加亚硫酸氢钠，经反应后去除溴素残留，然后通过氢氧化钠和相转移催化剂(PTC)，反应生成1-(1-溴乙烯基)-3-氯代苯(5)。5作为中间体在碘单质的催化反应与金属镁在四氢呋喃(THF)中得到格氏试剂，用它和多聚甲醛反应，获得2-(3-氯苯基)丙-2-烯-1-醇(6)。中间体6用氯化亚砜做氯代反应后与中间体2-乙基-1H-茚-1,3(2H)-二酮(10)进行取代反应，生成2-[2-(3-氯苯基)烯丙基]-2-乙基-1H-茚-1,3(2H)-二酮(8)，再利用氧乙酸，氧化生成1。
制备中间体10：需要用到原料邻苯二甲酸二乙酯以及丁酸乙酯，溶剂使用的是正丁醚，添加乙醇钠后，发生回流反应，去除生成的乙醇，环合得到10。但该实验发生反应耗时长、转化率不高，并且得到的产物相对复杂。
2茚草酮的制备实验
2.1实验部分
仪器与试剂
Brucker500MHz型核磁共振仪；Agilent1200Series型液相色谱仪；旋转蒸发仪（N-1100D-WD）、三口烧瓶（1000mL）、电子天平（JA2003）、恒温磁力搅拌器（85-2型），工业品原料有丙炔醇、间溴氯苯、丁酸乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、间氯过氧苯甲酸，其他原料都是市场可见化学试剂。
2.2实验方法
2.2.12-(3-氯苯基)丙-2-烯-1-醇的合成
氮气保护条件下，将镁屑(7.2g，0.30mol)和少量碘单质，加入无水四氢呋喃(150mL)中，室温情况下，滴入间溴氯苯。加热至微沸状态后滴入四氢呋喃(150mL)与间溴氯苯(56.1g，0.30mmol)的混合溶液，完成后，保持回流3h，等到反应完成后恢复室温。在反应液中添加碘化亚铜(3.4g，18mmol)，室温搅拌1h后缓慢滴入丙炔醇(6.6g，0.12mol)，室温情况下反应1h。继续滴加饱和氯化铵溶液让pH值达到5，通过蒸馏去除四氢呋喃，残留液用乙酸乙酯(150mL×2)萃取，有机相以饱和碳酸氢钠溶液(150mL)洗涤后，再用饱和氯化钠溶液(150mL)洗涤，无水硫酸钠干燥。蒸干溶剂后减压蒸馏得18.6g淡黄色油状物，收率为92.3%。
2.2.22-乙基-1H-茚-1,3(2H)-二酮的合成
将邻苯二甲酸二乙酯(4.44g，20mmol)与氢化钠(0.6g，25mmol)加到反应瓶中，搅拌后加入丁酸乙酯(2.56g，22mmol)，加热至120℃，反应4h后，冷却至室温，缓缓加水(40mL)，拿二氯甲烷(20mL×2)洗涤水层，洗涤之后，去除有机层。用冰醋酸调节水相pH值为7，用乙酸乙酯(20mL×3)萃取，合并乙酸乙酯，无水硫酸钠干燥[2]。蒸干溶剂后得到红色油状物，加入正庚烷(5mL)后，室温情况下继续搅拌2h，析出大量固体，抽滤得白色固体3.04g，收率为86.8%，m.p.：53.1~54.9℃。1HNMR(500MHz，CDCl3)δ：8.01~8.05(m，2H)，7.80~7.84(m，2H)，2.97(t，1H，J=5.7Hz)，2.04(dq，2H，J=5.7，7.5Hz)，0.98(t，3H，J=7.5Hz)。
2.2.3[2-(3-氯苯基)烯丙基]-2-乙基-1H-茚-1,3(2H)-二酮的合成
将中间体10(2.09g，12mmol)与中间体7(1.92g，17810.1mmol)加入至乙腈40mL中，再加入碳酸钾(3.31g，24mmol)和碘化钾(0.1g)，加热回流反应1h。完成后待冷却到室温，把不溶物过滤去除，滤液中的乙腈通过蒸除手段去除，然后得到黄色油状物[3]。再加入庚烷(5mL)结晶，获得白色固体3.11g，收率为94.7%。
2.2.4茚草酮的合成
氮气保护下，将中间体8(3.11g，9.6mmol)、三水合乙酸钠(0.65g，4.8mmol)溶解在30mL甲苯中，加入30%的过氧乙酸水溶液(8.87g，35mmol)，将混合溶液加热至70℃后静置反应5h。反应完成后冷却到室温，将反应液先用水(30mL)洗涤，再用饱和氯化钠水溶液(30mL)洗涤，最后用饱和亚硫酸氢钠水溶液(30mL)洗涤，干燥后蒸除甲苯，MeOH/H2O(10mL/1.5mL)重结晶，获得白色固体2.94g，收率为85.4%，m.p.：60.9~61.8℃。1HNMR(500MHz，CDCl3)δ：7.71~7.84(m，4H)，7.09~7.11(m，2H)，6.97~7.01(m，1H)，6.82(s，1H)，2.83(d，1H，J=5.4Hz)，2.75(d，1H，J=14.4Hz)，2.59(d，1H，J=14.4Hz)，2.48(d，1H，J=5.4Hz)，1.80(q，2H，J=7.5Hz)，0.65(t，3H，J=7.5Hz)。
结语
从目前来看，茚草酮的合成工艺都有着工艺流程繁多，原料获取不易，操作过程难度大且繁琐，还有就是收率不高。对于以上所有问题，本文希望通过研究茚草酮的制备过程，来找到一种原料易得、对环境压力小、能耗小且成本低的方法用以合成茚草酮，实验对所需的中间体的合成进行了研究，通过实验对茚草酮中间体和生成的产物进行研究确认，最终成功合成了茚草酮。
参考文献
[1]杜蔚，任春阳，宋巍，周雅婷，付德才，冯雪。除草剂茚草酮的合成[J].农药，2019，58(03):177-179.
[2]张一宾。除草剂茚草酮的创制[J].世界农药，2002(04):6-11.
[3]肖胜芳。茚草酮的新合成工艺[D].河北科技大学，2019.