一种放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱及其合成方法技术

本发明专利技术属于放射化学合成领域，具体涉及到一种放射性同位素碳‑14标记的杀虫剂毒死蜱及其合成方法，本发明专利技术首先利用金属有机试剂与[14C]二氧化碳反应获得5‑苄氧基[羰基‑14C]戊酸；经酰胺化、脱苄基和环化反应转化为[羰基‑2,6‑14C2]戊二酰亚胺。再经芳构化、氯化和水解，水解产物与二乙基硫代磷酰氯发生亲核取代获得碳‑14标记毒死蜱。本发明专利技术克服了现有合成技术路线的缺陷，其优点是起始反应原料易得、反应条件温和，生产成本低，所涉及的碳‑14标记毒死蜱可作为放射性示踪剂，主要用以溯源追踪毒死蜱在环境和生命体中的迁移转化、代谢降解和吸收富集等污染演变规律研究，为全面评价毒死蜱的生态安全提供技术支持；同时，本发明专利技术为含碳‑14合成砌块的制备提供了参考。

A radioisotope carbon -14 labeled insecticide chlorpyrifos and its synthetic method

The invention belongs to the field of radiochemical synthesis, in particular to an insecticide chlorpyrifos labeled with radioisotope carbon dioxide 14 and its synthesis method. The invention first uses a metal organic reagent to react with [14C] carbon dioxide to obtain a 5 benzoxyl [carbonyl] 14C] valerate; amidation, debenzylation and cyclization are converted into [carbonyl groups]. 2,6 14C2] amyl two imide. After aromatization, chlorination and hydrolysis, the hydrolysate was nucleophilically substituted with diethylthiophosphoryl chloride to obtain C_14labeled chlorpyrifos. The invention overcomes the defects of the existing synthetic technical route, which has the advantage that the starting reaction material is easy to be obtained, the reaction conditions are mild and the production cost is low. The carbon dioxide 14 labeled chlorpyrifos can be used as a radioactive tracer, which is mainly used to trace the migration and transformation, metabolic degradation and absorption and enrichment of Chlorpyrifos in the environment and life body. In order to provide technical support for the comprehensive evaluation of the ecological safety of chlorpyrifos, the invention provides a reference for the preparation of carbon containing 14 synthetic block.

【技术实现步骤摘要】
一种放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱及其合成方法
本专利技术属于放射性化学合成领域，具体涉及到一种放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱及其合成方法。
技术介绍
毒死蜱(Chlorpyrifos；O,O-二乙基-O-(3,5,6-三氯-2-吡啶基)硫代磷酸酯)属于乙酰胆碱酯酶抑制剂，是当前有机磷类杀虫剂中市场前景最广阔、最具潜力的农药品种。它由陶氏化学公司在1962年首次发现的高效低毒杀虫剂，具有胃毒、触杀、熏蒸作用，对多种作物上多种咀嚼式和刺吸式口器害虫均具有较好防效。当前，毒死蜱被认为是取代甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、久效磷这五种高毒有机磷农药的最佳选择。自毒死蜱发现以来的50多年里，作为一个广谱性杀虫剂、杀螨剂，已有大量商业化产品投入使用。它是世界卫生组织唯一许可的有机磷品种，现已经在中国、美国、澳大利亚、日本等14个国家登记和注册。随着毒死蜱在我国和国际上产销量逐年增加和使用范围不断扩大，该农药品种可能引发的环境和生态安全问题逐步受到我国和国际社会的关注。欧盟、美国、OECD等国家和组织在进行农药环境安全性评价时，明确要求必须提供相关的代谢降解产物信息，并就此专门制定了相应的标准作业程序，这些标准作业程序中，均指出：农药代谢降解研究需首先考虑同位素示踪法，而放射性同位素碳-14标记毒死蜱是示踪研究中所必需的示踪剂。目前，国内外有关毒死蜱的吡啶环碳-14标记合成仅见1篇报道(JournalofAgriculturalandFoodChemistry,1967,15(3),508-511)，该文献中放射性同位素碳-14标记毒死蜱(9)合成技术路线如下所述：1、以1,4-丁内酯(10)为起始原料，将其与[14C]氰化钠/氰化钾进行亲核取代反应，获得4-[14C]氰基丁酸(11)，水解获得[1,5-14C2]戊二酸(12)；也可以1,3-二溴丙烷(13)为起始原料，将其与[14C]氰化钠/氰化钾进行亲核取代反应，获得[1,5-14C2]戊二腈(14)，水解获得(12)。中间体(12)在高温高压下与氨气反应关环获得戊二酰亚胺(5)；再与五氯化磷和三氯化磷混合物反应获得中间体多氯[2,6-14C2]吡啶(15)。合成路线如图1所示。2、中间体15经水解获得中间体16，采用氯气氯化获得3,5,6-三氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(8)；或者采用氯气将中间体15直接氯化得到五氯[2,6-14C2]吡啶(17)，经金属镁还原得到2,3,5,6-四氯[2,6-14C2]吡啶(18)，最后水解得到中间体8。合成路线如图2所示。3、以碳酸钠为缚酸剂，3,5,6-四氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(9)在N,N-二甲基甲酰胺与二乙基硫代磷酰氯反应获得毒死蜱。文献中碳-14标记毒死蜱的合成方法存在的主要技术缺陷和不足如下所述：反应中使用剧毒品氰化钾/钠和氯气；在将中间体12转化为[1,5-14C2]戊二腈(5)时需要高温高压反应条件(280℃)；以剧毒[14C]氰化物为合成的放射性同位素原料；因而该方法的合成原料难以获得，合成危险性大，合成成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷和不足，提供放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱及其合成方法，无需使用剧毒的氯气和氰化钾/钠，避免了高温高压反应，因而生产安全，合成成本较低。吡啶环是毒死蜱中具有芳香性的基本母体结构，吡啶环化学性质稳定且在毒死蜱代谢和降解中稳定性好，因而选择对吡啶环2,6位进行定位碳-14标记。本专利技术制备的放射性同位素碳-14标记毒死蜱能够用以溯源追踪毒死蜱在环境和生命体中的迁移转化、代谢降解和吸收富集等污染演变规律研究，为全面评价毒死蜱的生态安全提供技术支持。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱，所述毒死蜱为(O,O-二乙基-O-(3,5,6-三氯-2-[2,6-14C2]吡啶基)硫代磷酸；结构式为：其中，星号代表碳-14标记位置。一种放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱的合成方法，包括以下步骤：a、在氩气保护下，利用4-卤丁基苄基醚转化的金属有机试剂(19)与放射性同位素原料[14C]碳酸钡(1)中释放的[14C]二氧化碳反应，制备5-苄氧基[羰基-14C]戊酸(2)。b、5-苄氧基[羰基-14C]戊酸(2)与氯化试剂以制备酰氯，将反应产物重新溶于无水二氯甲烷或四氢呋喃中，通入干燥氨气后获得5-苄氧基[羰基-14C]戊酰胺(3)，或者将反应产物与氨气的无水二氯甲烷或四氢呋喃溶液反应制备5-苄氧基[羰基-14C]戊酰胺(3)。c、在氩气保护下，5-苄氧基[羰基-14C]戊酰胺(3)在钯碳催化下于常温常压下氢化，脱去保护基而制得5-羟基[羰基-14C]戊酰胺(4)。d、在氩气保护下，以氯铬酸吡啶为氧化剂，将5-羟基[羰基-14C]戊酰胺(4)在常压下氧化关环而制得[羰基-14C2]戊二酰亚胺(5)。e、在氩气保护下，[羰基-14C2]戊二酰亚胺(5)与氯化试剂反应，获得2,6-二氯[2,6-14C2]吡啶(6)。f、在氩气保护下，2,6-二氯[2,6-14C2]吡啶(6)在碱性溶液中发生水解而得到6-氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(7)。g、在氩气保护下，采用氯化试剂将6-氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(7)在温和条件下氯化而制得3,5,6-三氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(8)。h、在氩气保护下，3,5,6-三氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(8)与二乙基硫代磷酰氯反应而获得吡啶环碳-14标记毒死蜱(O,O-二乙基-O-(3,5,6-三氯-2-[2,6-14C2]吡啶基)硫代磷酸)，9)。进一步地，所述步骤a中的金属有机试剂(19)选自格氏试剂、有机锂试剂、有机锌试剂、有机铜试剂。进一步地，所述步骤b中的氯化试剂选自二氯亚砜、草酰氯。进一步地，所述步骤c中，氢化反应的溶剂优选甲醇、乙醇等醇类溶剂；反应时间为30min～5h。进一步地，所述步骤d中，氧化关环反应的溶剂优选二氯甲烷、四氢呋喃、二氧六环等，反应温度为-30～50℃，反应时间为1h～12h。进一步地，所述步骤e中，氯化试剂优选氯化砜、次氯酸叔丁酯，反应温度为-20～50℃，反应时间为30min～12h。反应结束后，将反应液倒入冰水中，搅拌30min，二氯甲烷萃取,合并有机相，依次用水、饱和碳酸氢钠、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，得2,6-二氯[2,6-14C2]吡啶(6)。进一步地，所述步骤f中，碱性溶液的溶剂优选甲醇-水混合物、叔丁醇，溶质优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂，水解反应温度为-10～90℃，时间为30min～12h。反应结束后，去溶剂，加入水，用甲基叔丁基醚萃取除杂；水相pH调至5，乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，得6-氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(7)。进一步地，所述步骤g中，氯化试剂优选三氯化磷、五氯化磷、氯化砜，反应溶剂优选二氧六环、四氢呋喃、二氯甲烷，反应温度为-10～50℃，反应时间为30min～5h。反应结束后，向反应混合物中加入水，搅拌，二氯甲烷萃取，依次用水、饱和碳酸氢钠、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，得3,5,6-三氯[2,6-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放射性同位素碳‑14标记的杀虫剂毒死蜱，其特征在于：所述毒死蜱为(O,O‑二乙基‑O‑(3,5,6‑三氯‑2‑[2,6‑14C2]吡啶基)硫代磷酸；结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱，其特征在于：所述毒死蜱为(O,O-二乙基-O-(3,5,6-三氯-2-[2,6-14C2]吡啶基)硫代磷酸；结构式为：其中，星号代表碳-14标记位置。2.一种如权利要求1所述的放射性同位素碳-14标记的杀虫剂毒死蜱的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在氩气保护下，利用4-卤丁基苄基醚转化的金属有机试剂(19)与放射性同位素原料[14C]碳酸钡(1)中释放的[14C]二氧化碳反应，制备5-苄氧基[羰基-14C]戊酸(2)。b、5-苄氧基[羰基-14C]戊酸(2)与氯化试剂以制备酰氯，将反应产物重新溶于无水二氯甲烷或四氢呋喃中，通入干燥氨气后获得5-苄氧基[羰基-14C]戊酰胺(3)，或者将反应产物与氨气的无水二氯甲烷或四氢呋喃溶液反应制备5-苄氧基[羰基-14C]戊酰胺(3)。c、在氩气保护下，5-苄氧基[羰基-14C]戊酰胺(3)在钯碳催化下氢化，脱去保护基而制得5-羟基[羰基-14C]戊酰胺(4)。d、在氩气保护下，以氯铬酸吡啶为氧化剂，将5-羟基[羰基-14C]戊酰胺(4)氧化关环而制得[羰基-14C2]戊二酰亚胺(5)。e、在氩气保护下，[羰基-14C2]戊二酰亚胺(5)与氯化试剂反应，获得2,6-二氯[2,6-14C2]吡啶(6)。f、在氩气保护下，2,6-二氯[2,6-14C2]吡啶(6)在碱性溶液中发生水解而得到6-氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(7)。g、在氩气保护下，采用氯化试剂将6-氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(7)氯化而制得3,5,6-三氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(8)。h、在氩气保护下，3,5,6-三氯[2,6-14C2]吡啶-2-醇(8)在缚酸剂存在下与二乙基硫代磷酰氯反应而获得吡啶环碳-14标记毒死蜱(O,O-二乙基-O-(3,5,6-三氯-2-[2,6-14C2]吡啶基)硫代磷酸)，9)。3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述步骤a中的金属有机试剂(19)选自格氏试剂、有机锂试剂、有机锌试剂、有机铜试剂。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，叶庆富，余凯翔，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33