摘 要

农药是现代农业生产过程的重要组成部分，其中三唑硫酮类杀菌剂具有更加广谱的杀菌活性，良好的生物毒性和生态毒性，并且对使用者，农作物和环境安全。丙硫菌唑是拜耳公司研制的一种新型广谱杀菌剂，主要用于防治谷类，麦类和豆科作物等众多病害。丙硫菌唑是一个极具潜力的三唑酮类杀菌剂，随着合成工艺和应用技术的进一步研究，该产品将在我国农业生产领域具有更广阔的应用前景。本课题即是关于丙硫菌唑水合肼法合成工艺的研究。

关键词：三唑硫酮类杀菌剂；丙硫菌唑；水合肼法；合成

Abstract

Pesticides are an important part of modern agricultural production process, the triazole fungicide sulfur ketones having more broad-spectrum bactericidal activity, which is good biological toxicity and ecotoxicity, and the and is safe for user,crops and environment . Prothioconazole is developed by Bayer company as a new type of broad-spectrum fungicide, is mainly for the control of diseases of cereals, wheat and legumes and many other diseases . Prothioconazole is a great potential of fungicides triadimefon, with further research synthesis and application of technology, the product will have a more broad application prospects in the field of agricultural production in China. This paper is the study of prothioconazole hydrazine synthesis process.

Keywords: triazole thiones fungicide; prothioconazole; hydrazine hydrate method; synthesis

第一章 文献综述 1

1.1三唑类杀菌剂 1

1.1.1三唑类杀菌剂简介 1

1.1.5三唑类杀菌剂的安全问题及残留问题 3

1.1.6 三唑类杀菌剂发展展望 4

1.2.1 丙硫菌唑的理化性质 5

1.2.2 丙硫菌唑的作用机理与特点 5

1.2.3 丙硫菌唑的专利情况 5

1.2.4 丙硫菌唑的合成 5

第二章 丙硫菌唑的合成实验 10

2.1实验部分 10

2.1.1 试剂与仪器 10

2.1.2实验方法 11

第三章 结果与讨论 14

3.1 2-(1-氯环丙基)-2-(2-氯苄基)环氧乙烷(N-2a)和1-氯-2-(1-氯环丙基)-3-(2-氯苯基)-2-丙醇(N-2b)的合成 14

3.2 2-(1-氯环丙基)-3-(2-氯苯基)-2-羟基-1-肼盐酸盐(N-3)的合成 17

3.3 2-(1-氯环丙基)-1-(2-氯苯基)-3-(3，3-二甲基-1，2，4-三唑烷-5-硫逐-1-基)-2-丙醇(N-4)的合成 18

3.4 丙硫菌唑(N-5)的合成 19

3.5 小结 20

第四章 结论与展望 22

4.1结论 22

4.2展望 22

致谢 29

文献综述

1.1三唑类杀菌剂

1.1.1三唑类杀菌剂简介

农业构成了国民经济的基础，农药是农业的重要组成部分，农药在现代农业生产中发挥的巨大的作用^[1,2]。杀菌剂又是农药的重要组成分支，根据杀菌剂的化学结构可分为：酰胺类杀菌剂、甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂、喹脞啉酮类杀菌剂等。三唑类杀菌剂的作用机制是抑制真菌细胞壁形成^[3]。三唑类杀菌剂的主要特点是广谱、高效、强内吸性以及高选择性等，除此之外，三唑类杀菌剂也可以降低植物体内赤霉素的水平，因此可以消除顶端优势。具有催熟、增产、抗逆、抗倒等植物调节活性。三唑类杀菌剂于1974年开发研制，20世纪以三唑酮为代表的新型杀菌剂进入农药市场，随后，三唑类杀菌剂衍生物不断涌入国际市场，最具有代表性的就是三唑硫酮类杀菌剂^[3，4]。三唑类作为杀菌剂主要通过植物的根茎来吸收，然后通过植物的自身作用把杀菌剂分散到植物的各个地方。这类杀菌剂对植物本身没有副作用，但对有害的真菌具有很大的毒性。由于三唑类杀菌剂具有这种特殊作用，而被广泛地用于锈病和白粉病等病害的预防和治疗。该类杀菌剂具有无公害，用量少，成本低，用途广泛的优点^[5]。三唑类杀菌剂使用也很方便，不仅可以与种子拌起来使用，也可以直接喷洒到植物叶面上。正因为三唑类农药独有的特性，且效果极佳，人们对这种杀菌剂的药效非常满意，并且对这种三唑类骨架的合成和分子设计越来越重视。

1.1.2三唑类杀菌剂的发展

三唑类杀菌剂最初由荷兰公司Philiph-Dupher研发，产品名为威菌灵的l，2，4-三唑类杀菌剂，随后德国拜耳公司和比利时杨森公司报道了1-取代三唑类衍生物也具有杀菌活性^[6]。 三唑类化合物的高效杀菌活性从此受到了世界研发人员的高度重视，通过对变换取代基团，成功合成了一系列具有杀菌活性的三唑类化合物^[7]。其中包括活性较高的三唑基，N-乙缩醛类化合物。目前研发三唑类化合物有很多种类^[8,9]。最具代表性的有氟三唑杀菌剂(如下图1一l所示)、和三唑酮杀菌剂(如下图1-1所示)。

氟三唑 三唑酮

图1-1氟三唑和三唑酮

1.1.3三唑类的作用机理

三唑类杀菌剂具有显著的防病治病效果，并且甚至对植物的生长也具有调节作用，三唑类杀菌剂的作用机理是抑制真菌细胞壁的形成，干扰菌体附着胞及吸器的发育、菌丝和孢子的形成，从而达到杀菌的效果^[9-12]。

1.1.4三唑类杀菌剂的分类

鉴于所有的三唑类杀菌剂结构中均包含N-取代的三氮唑母核，所以可以依据三唑环中氮原子的所处的位置以及根据N所取代基团位置的不同，又可以把它们分成以下三类衍生物：1H-1,2,4-三唑(I)、1H-1,2,3-三唑(II)和4H-1,2,4-三唑(III)。而现在市场上所销售的杀菌剂中绝大多数都是I类衍生物，只有一小部分是II、III类衍生物。同时能与环上N原子直接相连的基团多种多样，因此可以根据所连基团的不同，大致可以分成以下几种类型^[13]。

1. 三氮唑和烷基碳原子相连

结构通式为：

图1-2 三氮唑和烷基碳原子相连的三唑类杀菌剂

不同取代基可以得到不同的物质，其中1,3-二氧戊环三唑类的衍生物最为重要，其中在实际生产中发挥重要作用的的乙环唑及丙环唑^[14]是典型的代表化合物。由于乙环唑和丙环唑对由真菌引起的多种疾病具有很好的防治作用，因此被广泛应用于蔬菜、水果、粮食作物以及其它观赏植物上，乙环唑和丙环唑是很好的广谱内吸性杀菌剂，因此具有良好的保和治疗作用。

另一类比较重要的三唑类化合物是由于羰基活化了α位上的氢而构成的化合物，因此被称为α-三唑羰基类化合物^[15]。典型的代表有：

图1-3 α-三唑羰基类化合物

1. 三氮唑直接与烯基碳原子相连

这类化合物的形成主要是通过羟醛缩合而得到的，形成的产物往往以E体和Z体共同存在。双键由于富离子性而极易接受质子，从而形成正离子，而这类化合物的结构中存在双键，因此它的生物活性将大大增加。其实大部分包含双键的唑类化合物都有很好的生物活性，就比如现在研发的一种命名为特效唑^[16]的作物生长调节剂，具有活性高、见效快、用量少、使用安全等优点。最为典型的代表化合物就是烯唑醇^[17]，如图1-4。

图1-4 烯唑醇

(3) 三氮唑直接与杂原子相连

代表化合物及其还原产物:

图1-5 三氮唑与杂原子相连的三唑类杀菌剂

1.1.5三唑类杀菌剂的安全问题及残留问题

三唑类杀菌剂是一类低毒、低残留的杀菌剂，对人畜的使用都是较为安全的^[17]。陈啸寅等^[18]将腈菌唑、三唑酮运用于草莓白粉病的防治，施药后3天，除了对草莓植株具有明显的生长抑制作用，其它各个部分都没有明显的药害症状^[19]。最常用的草莓白粉病的药剂是三唑酮，但这类药物若被用于大棚草莓，则易对其造成药物伤害，药害的程度也有所不同，轻则造成叶片生长缓慢，果实容易变成畸形，重则容易造成叶片的枯萎，落花落果^[20]等现象。宋玉立等^[21]在预防小麦腥黑穗病的过程中使用了三唑类杀菌剂进行拌种，除了出苗时麦苗相比于无拌种的情况下较弱以外，小麦出苗率与其对照并无明显差异，当小麦返青拔节之后，也不存在明显差异。对以大豆为材料，对烯效唑^[22-23]、多效唑^[24]的残留问题进行比较，研究表明：①不管是在大豆中还是土壤中，都表现出了一个共性，烯效唑的降解速率明显要快于多效唑，其中烯效唑易发生降解，呈现出较大的不稳定性，主要原因可能是因为它的化学结构比多效唑多了一个双键。②烯效唑与多效唑相比，其在大豆叶中的降解速率要比在土壤中快得多，并且在大田土壤中的降解速率要快于温室土壤。前者是由于烯效唑和多效唑大多都被土壤颗粒所吸附，生物降解只发生在体外；而后者主要是由于大田土壤长期暴露于阳光雨露之中，易于发生淋溶。这种现象充分证明了烯效唑、多效唑在作物体内不容易发生残留，而只在土壤中进行积累。③相比于烯效唑，多效唑在土壤中的残留更高，二者的作用机理以及生物学效应完全相同，由于使用次数的增加以及时间间隔的缩短，烯效唑的生物活性相比于多效唑更高、用量更小，从残留情况来看，在农业上，我们更应该选择烯效唑。然而若要使药效的保留时间更长，我们则会优先选择多效唑，但要尽可能避免连年使用或一年使用多次。在室内土壤中，烯效唑的半衰期为40.5天，而多效唑为107.0天，前者是易降解药剂，而后者是中等强度的残留性药剂。

1.1.6 三唑类杀菌剂发展展望

三唑类杀菌剂杀菌谱较为宽泛，是一种高效的内吸性杀菌剂。根据Phillips McDougall的统计结果来看，在2007年，全球的三唑类杀菌剂市场高达21.23亿美元，其中占世界农药市场经济的5.5%，占世界杀菌剂市场经济的22.8%，与去年相比，提高了13.8%，在2002~2007年，年均增长13.1%。三唑类杀菌剂的市场份额近年来持续上升，与各类杀菌剂相比，三唑类杀菌剂是市场份额最大，品种种类最多，对其作用机理研究最为深入的杀菌剂。并且此类杀菌剂除了在农业生产中广泛应用，在木材防腐，造纸等工业杀菌防腐领域亦有令人满意的效果。总之，三唑类杀菌剂的市场前景令人期待^[25]。

1.2丙硫菌唑

丙硫菌唑(Prothioconazole)是一种三唑硫酮类杀菌剂，它对谷类、豆类等农作物有很好的杀菌效果，具有毒性低、对环境友好等优点。

1.2.1 丙硫菌唑的理化性质

其中文名为丙硫菌唑，即(RS)-2–[2-(1-氯环丙基)-3-(2-氯苯基)-2-羟基丙基]-2,4-二氢-1,2,4-三唑-3-硫酮。结构式如下图所示：

熔点为139.1~144.5 ^oC，CAS登录号为178928-70-6，其纯品为白色或浅灰棕色粉末状结晶，当温度为20 ^oC时，蒸气压lt;4×10^-7 Pa，密度为1.50，水中溶解度为0.3 g/L (20 ^oC)。

1.2.2 丙硫菌唑的作用机理与特点

丙硫菌唑的作用机制是通过抑制羊毛甾醇或2,4-亚甲基二氢羊毛甾醇14号位上的脱甲基化作用^[26]，用通俗点的化来说，就是脱甲基化抑制剂。丙硫菌唑具有低毒、高效、低残留、高活性等优点。通过实际田间药效测试看出，丙硫菌唑安全性高，有很好地防病治效果，增产明显。丙硫菌唑比其它类杀菌剂具有更光谱的杀菌活性。

1.2.3 丙硫菌唑的专利情况

德国拜耳公司于1995年在德国申请了丙硫菌唑的原药专利，专利号为DE19528046，同年在中国申请了其同类专利，专利为CN951963503，专利名称为：杀微生物三唑基衍生物，申请日为1995年11月8日，已于2015年11月8日到期。

1.2.4 丙硫菌唑的合成

文献^[27-33]报道，目前丙硫菌唑的合成方法主要有四种。具体如下：

路线I：邻氯氯苄的格氏试剂与2-氯-1-(1-氯环丙基)乙酮加成，加成物直接与1,2,4-三氮唑取代，再硫化，制得目标产物丙硫菌唑，如图1-5。