CN103333102B - 吡啶基-n-氰基磺基肟化合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物，它具有良好的杀虫活性，能控制昆虫和一些其它无脊椎动物，尤其是对蚜虫和飞虱等有很好的防除效果。本发明还公开了该吡啶基-N-氰基磺基肟化合物的制备方法，包括：用一价铜盐作为催化剂催化吡啶基硫亚胺与氧化剂进行氧化反应，得到吡啶基亚磺酰亚胺；吡啶基亚磺酰亚胺用氰化剂在碱存在下进行氰化反应，得到吡啶基-N-氰基磺基肟化合物。其中，吡啶基硫亚胺可以4-烷硫基吡啶为原料，用2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺进行亚胺化来制备。本发明的制备方法原料易得、催化剂价格低廉、反应条件温和、安全、反应时间短、副产物少、产率高、成本低，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及新的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物及其制备方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
人们发现，在杀虫剂的使用过程中，昆虫会对使用过一段时间的杀虫剂逐渐发展出越来越强的抵抗力，致使目前使用的杀虫剂的杀虫效力降低。因此，开发新型结构的杀虫剂，大大提高杀虫活性，具有迫切需求。
带有吡啶基的N-氰基磺基肟化合物是一种新型结构，被认为昆虫对其抵抗力较差，可能具有较好的杀虫活性，而目前对该类化合物及其具体制备方法未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物及其制备方法。该类化合物具有良好的杀虫活性，能控制昆虫和一些其它无脊椎动物，尤其是对蚜虫和飞虱等有很好的防除效果。
本发明提供了通式（I）所示的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物，
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基、氨基、苯基或取代苯基；R5表示C1～C3烷基。
本发明还提供了上述吡啶基-N-氰基磺基肟化合物的制备方法，包括以下步骤：
a.用一价铜盐作为催化剂催化下列通式（III）所示的吡啶基硫亚胺与氧化剂进行氧化反应，
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基、氨基、苯基或取代苯基，R5表示C1～C3烷基，得到通式（II）所示的吡啶基亚磺酰亚胺：
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基、氨基、苯基或取代苯基，R5表示C1～C3烷基；
b.通式（II）的吡啶基亚磺酰亚胺用氰化剂在碱存在下进行氰化反应，得到通式（I）的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物。
根据本发明的一个具体但非限制性的实施方案，所述方法包括：
a.将通式（III）的吡啶基硫亚胺溶于有机溶剂中，加入催化剂一价铜盐，在0-10℃分批加入氧化剂，其中一价铜盐与吡啶基硫亚胺的摩尔比为0.03-0.05:1，吡啶基硫亚胺与氧化剂的摩尔比为1:1-2；室温下反应3-8小时，反应完毕后，过滤并洗涤滤饼，滤液用干燥剂干燥，浓缩滤液，柱层析纯化得到通式（II）的吡啶基亚磺酰亚胺；
b.在室温下，向通式（II）的吡啶基亚磺酰亚胺的有机溶液中加入氰化剂和碱，其中吡啶基亚磺酰亚胺与氰化剂的摩尔比为1:1-1.2，吡啶基亚磺酰亚胺与碱的摩尔比为1:1-1.2；室温下反应1-4小时；反应完毕后，反应液用水洗涤，静置分层，有机相用干燥剂干燥，浓缩有机相，柱层析纯化得到式（I）吡啶基-N-氰基磺基肟化合物。
根据本发明的一个具体但非限制性的实施方案，其中，一价铜盐是氯化亚铜、溴化亚铜或碘化亚铜。
根据本发明的一个具体但非限制性的实施方案，其中，氧化剂是过氧叔丁醇或过氧化氢异丙苯。
根据本发明的一个具体但非限制性的实施方案，其中，氰化剂为溴化氰。
根据本发明的一个具体但非限制性的实施方案，其中，碱选自三乙胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶或哌啶。
根据本发明的一个具体但非限制性的实施方案，其中，通式（III）的吡啶基硫亚胺由下列通式（IV）所示的4-烷硫基吡啶和2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺进行亚胺化反应得到：
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基、氨基、苯基或取代苯基，R5表示C1～C3烷基。
根据本发明的一个具体但非限制性的实施方案，其中，制备通式（III）的吡啶基硫亚胺的方法包括：
将通式（IV）的4-烷硫基吡啶溶于有机溶剂中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的有机溶剂溶液，其中4-烷硫基吡啶与2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的摩尔比为1:2-6，室温下反应10-18小时，反应完毕后，反应液用碱性溶液调PH为8-12，静置分层，萃取，干燥有机相，浓缩有机相，柱层析纯化得到通式（III）的吡啶基硫亚胺。
本发明还提供了所述吡啶基-N-氰基磺基肟化合物作为杀虫剂的应用。
本发明的有益效果在于:
1、本发明提供了一种新的杀虫性的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物，该类化合物因结构与现有的杀虫剂不同，昆虫对其抵抗力差，因此具有良好的杀虫活性。
2、本发明制备吡啶基-N-氰基磺基肟化合物的方法，先用一价铜盐为催化剂催化吡啶基硫亚胺氧化，得到吡啶基亚磺酰亚胺中间体，再用氰化剂在碱存在下进行氰化反应，得到吡啶基-N-氰基磺基肟化合物。其中，一价铜盐催化剂可使反应在温和条件下实现对硫亚胺的高效、高选择性的催化氧化，缩短了反应时间，减少了副反应的发生，从而使制备产率大幅提高。
3、根据本发明的一具体实施方案，吡啶基硫亚胺是以4-烷硫基吡啶为原料，使用2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺进行亚胺化来制备，避免使用有毒易爆的叠氮化钠进行亚胺化，从而使反应过程更加安全。
4、本发明的制备方法原料易得、催化剂价格低廉、反应条件温和、反应时间短、副产物少、产率高、成本低，适合工业化生产。
具体实施方式
下文提供了具体的实施方式进一步说明本发明，但本发明不仅仅限于以下的实施方式。
本发明新的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物用下列通式（I）表示：
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基、氨基、苯基或取代苯基；R5表示C1～C3烷基。
对于R1、R2、R3和R4，上述C1～C4烷基是指具有1-4个碳原子的直链或支链烷基，例如：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基或仲丁基，优选甲基或乙基。上述C1～C4烷氧基是指具有1-4个碳原子的直链或支链烷氧基，例如：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基或仲丁氧基，优选甲氧基或乙氧基。上述卤素是指氟、氯、溴或碘原子，优选氟原子或氯原子。上述C1～C3卤代烷基是指一个或多个卤原子取代的1-3个碳原子的直链或支链烷基，例如：卤代甲基、卤代乙基、卤代正丙基或卤代异丙基，其中卤原子是指氟、氯、溴或碘原子，优选氟原子或氯原子。具体地，上述C1～C3卤代烷基优选三氟甲基或三氯甲基。上述取代苯基是指一个或多个卤原子、C1～C3烷氧基、C1～C3烷基、卤代C1～C2烷氧基取代的苯基，例如：一个或多个氟、氯、溴或碘原子取代的苯基，一个或多个甲氧基、乙氧基、丙氧基或异丙氧基取代的苯基，一个或多个甲基、乙基、正丙基或异丙基取代的苯基，一个或多个卤代甲氧基或卤代乙氧基取代的苯基，优选氟代苯基、氯代苯基、甲基或乙基取代苯基、甲氧基或乙氧基取代苯基。
对于R5，上述C1～C3烷基是指具有1-3个碳原子的直链或支链烷基，例如：甲基、乙基、正丙基或异丙基，优选甲基或乙基。
本发明的优选化合物为：
S-甲基-S-（4-吡啶基）-N-氰基磺基肟，
S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟，
S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟，
S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟，
S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟，
S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟，
S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟。
本发明的化合物可以作为一种或多种立体异构体存在，包括几何异构体、非对映异构体和对映体。
上述通式（I）的化合物，其中R1、R2、R3、R4和R5的定义如前，可以通过以下方法制备：
a.吡啶基亚磺酰亚胺中间体（通式II）的制备
将通式（III）的吡啶基硫亚胺，其中R1、R2、R3、R4和R5的定义如前，溶于有机溶剂中，有机溶剂可以是乙腈、二氯甲烷、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，有机溶剂的量通常按照1g吡啶基硫亚胺需要25mL有机溶剂的比例加入；加入催化剂一价铜盐，一价铜盐可以是氯化亚铜、溴化亚铜或碘化亚铜，一价铜盐与吡啶基硫亚胺的摩尔比为0.03-0.05:1，优选0.04:1；在0-10℃分批加入氧化剂，通常使用过氧化物体系氧化剂如过氧叔丁醇(TBHP)或过氧化氢异丙苯(CHP)，吡啶基硫亚胺与氧化剂的摩尔比为1:1-2，优选1:1.2-1.6；在室温下反应3-8小时，优选反应4-6小时；反应完毕后，过滤反应液，滤饼用有机溶剂如乙酸乙酯、二氯甲烷或乙醚洗涤1-2次，滤液用干燥剂如无水硫酸钠、硫酸镁或氯化钙干燥，浓缩有机相，柱层析纯化得到通式（II）的吡啶基亚磺酰亚胺，其中R1、R2、R3、R4和R5的定义如前。
b.吡啶基-N-氰基磺基肟（通式I）的制备
在室温下，向通式（II）的吡啶基亚磺酰亚胺的有机溶剂中加入氰化剂如溴化氰，其中溶解吡啶基亚磺酰亚胺的有机溶剂可以使用二氯甲烷、三氯甲烷或乙腈等，有机溶剂的量通常按照1g吡啶基亚磺酰亚胺需要有机溶剂20mL的比例加入，吡啶基亚磺酰亚胺与氰化剂的摩尔比为1:1-1.2，优选1:1-1.1；搅拌10-30分钟后，再加入碱如三乙胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶(DMAP)或哌啶，优选4-二甲氨基吡啶，其中吡啶基亚磺酰亚胺与碱的摩尔比为1:1-1.2，优选1:1-1.1；室温下反应1-4小时，优选2-3小时。反应完毕后，将反应液用水洗涤4-5次，静置分层，有机相用干燥剂如无水硫酸镁或硫酸钠干燥，浓缩有机相，柱层析纯化得到通式（I）的吡啶基-N-氰基磺基肟。
本发明的发明人研究发现，用氧化剂氧化吡啶基硫亚胺的反应，若以一价铜盐为催化剂，反应温和、选择性好，可以得到高产率、高质量的吡啶基亚磺酰亚胺，而这种方法目前未见报道。催化剂一价铜盐的加入，可以加快反应速度，同时避免了氧化过程中伴随有砜及吡啶环上氮氧杂质的生成，也不会影响底物中易反应的官能团，可以有效地阻止副产物的生成，从而提高了制备产率。
上述反应中的原料通式（III）的吡啶基硫亚胺可以由下列通式（IV）所示的4-烷硫基吡啶，其中R1、R2、R3、R4和R5的定义如前，和2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺（MSH）进行亚胺化反应得到：
将通式（IV）的4-烷硫基吡啶溶于有机溶剂中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的有机溶剂，其中溶解4-烷硫基吡啶和2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的有机溶剂可以是乙腈、二氯甲烷、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜等，溶解4-烷硫基吡啶的有机溶剂的量通常按照1g4-烷硫基吡啶需要有机溶剂20mL的比例加入，溶解2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的有机溶剂的量通常按照1g2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺需要有机溶剂2mL的比例加入，4-烷硫基吡啶与2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的摩尔比为1:2-6，优选1:3-5；室温下反应10-18小时，优选12-16小时；反应完毕后，反应液用碱如氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾或碳酸氢钾溶液调PH为8-12，静置分层，水层用乙酸乙酯、二氯甲烷或乙醚等溶剂萃取2次，有机相用干燥剂如无水硫酸镁或硫酸钠干燥，浓缩有机相，柱层析纯化得到通式（III）的吡啶基硫亚胺。
这种以4-烷硫基吡啶为原料，先亚胺化，再用催化剂一价铜盐催化氧化，得到中间体吡啶基亚磺酰亚胺，最后用氰化剂氰化，得到吡啶基-N-氰基磺基肟的合成路线具有原料易得，操作简单，安全，催化剂易得、价格便宜且可回收利用、制备成本低等优点，且获得的产品产率高，适合大规模工业化生产。
通式（I）的化合物具有极高的杀虫活性，对蚜虫和其它吸吮昆虫等有很好的防除效果。可按照常规方法制成各种剂型、浓度的杀虫剂使用，也可与现有的杀虫剂以组合物的形式配合使用。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。
上文及下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
上文及下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到或可用常规方法制备得到。
实施例1
S-甲基-S-（4-吡啶基）-N-氰基磺基肟的制备
（1）S-甲基-S-（4-吡啶基）硫亚胺的制备
将4-甲硫基吡啶10g溶于200mL氯仿中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺（MSH）68.8g的氯仿溶液150mL，室温下反应14h。反应完毕后，将反应液旋出大部分溶剂，残余物用10%氢氧化钠水溶液调PH为8-12，静置分层，水层用乙酸乙酯萃取2次，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（4-吡啶基）硫亚胺9.9g，收率为88.2%，通过液相色谱仪检测得到S-甲基-S-（4-吡啶基）硫亚胺产品纯度为99.8%。
（2）S-甲基-S-（4-吡啶基）亚磺酰亚胺的制备
将上述制备的S-甲基-S-（4-吡啶基）硫亚胺9.9g溶于250mL氯仿中，加入氯化亚铜0.3g，搅拌30min，在0℃分批加入过氧叔丁醇（TBHP)8.3g，加完后，搅拌1h，室温下反应5h。反应完毕后，反应液过滤，滤饼用二氯甲烷洗涤1次，滤液用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（4-吡啶基）亚磺酰亚胺10.6g，收率为96.4%。通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（4-吡啶基）亚磺酰亚胺产品纯度为98.5%。1HNMR（300MHz,CDCl3)δ8.9(d,2H),7.8(d,2H),3.09(s,3H)。
（3）S-甲基-S-（4-吡啶基）-N-氰基磺基肟的制备
在室温下，向上述制备的S-甲基-S-（4-吡啶基）亚磺酰亚胺10.6g的氯仿溶液220mL中加入溴化氰7.3g，搅拌30min后，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)8.5g，室温下反应2h。反应完毕后，将反应液用水洗涤4次，静置分层，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（4-吡啶基）-N-氰基磺基肟10.8g，收率为88.4%。通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（4-吡啶基）-N-氰基磺基肟产品纯度为99.1%。
1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.9(d,2H),8.0(d,2H),3.11(s,3H)。
实施例2
S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
（1）S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺的制备
将2-氯-3-甲氧基-4-甲硫基吡啶5g溶于100mL乙腈中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺（MSH）19.9g的乙腈溶液50mL，室温下反应13h。反应完毕后，将反应液旋出大部分溶剂，残余物用10%氢氧化钾水溶液调PH为8-12，静置分层，水层用二氯甲烷萃取2次，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺4.6g，收率为85.6%，通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺产品纯度为99.4%。
（2）S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺的制备
将上述制备的S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺4.6g溶于110mL乙腈中，加入碘化亚铜0.17g，搅拌30min，在0℃分批加入过氧化氢异丙苯(CHP)4.9g，加完后，搅拌1h，室温下反应4h。反应完毕后，反应液过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤1次，滤液用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺4.8g，收率为95.8%，通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）产品纯度为98.3%。1HNMR(300MHz，CDCl3）δ8.4(d,1H),7.9(d,1H),3.97(s,3H),3.11(s,3H)。
（3）S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
在室温下，向上述制备的S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺4.8g的二氯甲烷溶液100mL中加入溴化氰2.5g，搅拌30min后，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)2.8g，室温下反应2h。反应完毕后，将反应液用水洗涤4次，静置分层，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟4.7g，收率为88.1%，通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（2-氯-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟产品纯度为99.0%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.4(d,1H),7.97(d,1H),3.99(s,3H),3.2(s,3H)。
实施例3
S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
（1）S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺的制备
将2-三氟甲基-3-甲氧基-4-乙硫基吡啶15g溶于300mL二氯甲烷中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺（MSH）43.4g的二氯甲烷溶液100mL，室温下反应12h。反应完毕后，将反应液旋出大部分溶剂，残余物用20%碳酸钠水溶液调PH为8-12，静置分层，水层用乙酸乙酯萃取2次，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺13.8g，收率为86.5%，通过液相色谱检测得到S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺产品纯度为99.5%。
（2）S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺的制备
将上述制备的S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）硫亚胺13.8g溶于350mL二氯甲烷中，加入氯化亚铜0.22g，搅拌30min，在0℃分批加入过氧化氢异丙苯(CHP)17.6g，加完后，搅拌1h，室温下反应6h。反应完毕后，反应液过滤，滤饼用乙醚洗涤1次，滤液用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺14.3g，收率为97.3%，通过液相色谱检测得到S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺产品纯度为98.0%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.28(d,1H),7.6(d,1H),3.95(s,3H),2.7(q,3H),1.28(t,3H)。
（3）S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
在室温下，向上述制备的S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺14.3g的二氯甲烷溶液300mL中加入溴化氰6.2g，搅拌30min后，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)7.2g，室温下反应3h。反应完毕后，将反应液用水洗涤4次，静置分层，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟14.0g，收率为89.3%。通过液相色谱检测得到S-乙基-S-（2-三氟甲基-3-甲氧基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟产品纯度为99.2%。
1HNM(300MHz,CDCl3)δ8.28(d,1H),7.68(d,1H),4.0(s,3H),2.9(q,3H),1.29(t,3H)。
实施例4
S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
（1）S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）硫亚胺的制备
将2-氯-3-硝基-4-乙硫基吡啶6g溶于120mL二氯甲烷中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺（MSH）22.4g的二氯甲烷溶液50mL，室温下反应13h。反应完毕后，将反应液旋出大部分溶剂，残余物用10%氢氧化钾水溶液调PH为8-12，静置分层，水层用乙酸乙酯萃取2次，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）硫亚胺5.1g，收率为79.1%，通过液相色谱检测得到S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）硫亚胺产品纯度为99.1%。
（2）S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺的制备
将上述制备的S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）硫亚胺5.1g溶于130mL二氯甲烷中，加入氯化亚铜0.09g，搅拌30min，在0℃分批加入过氧叔丁醇（TBHP)3.1g，加完后，搅拌1h，室温下反应4h。反应完毕后，反应液过滤，滤饼用二氯甲烷洗涤1次，滤液用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺5.2g，收率为95.3%，通过液相色谱仪检测得到S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺产品纯度为98%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.7(d,1H),8.1(d,1H),2.7(q,3H),1.27(t,3H)。
（3）S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
室温下，向上述制备的S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺5.2g的氯仿溶液100mL中加入溴化氰2.4g，搅拌30min后，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)2.8g，室温下反应2h。反应完毕后，将反应液用水洗涤4次，静置分层，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟4.9g，收率为85.0%。通过液相色谱检测得到S-乙基-S-（2-氯-3-硝基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟产品纯度为98.9%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.7(d,1H),8.14(d,1H),2.74(q,3H),1.28(t,3H)。
实施例5
S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
（1）S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）硫亚胺的制备
将2-氯-3-羟基-4-甲硫基吡啶18g溶于乙腈350mL中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺（MSH）110.3g的乙腈溶液220mL，室温下反应14h。反应完毕后，将反应液旋出大部分溶剂，残余物用10%氢氧化钠水溶液调PH为8-12，静置分层，水层用二氯甲烷萃取2次，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）硫亚胺15.5g，收率为80.0%，通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）硫亚胺产品纯度为99.0%。
（2）S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺的制备
将上述制备的S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）硫亚胺15.5g溶于400mL乙腈中，加入溴化亚铜0.47g，搅拌30min，在0℃分批加入过氧化氢异丙苯(CHP)16.9g，加完后，搅拌1h，室温下反应6h。反应完毕后，反应液过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤1次，滤液用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺15.6g，收率为93.5%，通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺产品纯度为98.1%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.3(d,1H),7.8(d,1H),3.05(s,3H)。
（3）S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
室温下，向S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）亚磺酰亚胺15.6g的氯仿溶液320mL中加入溴化氰8.3g，搅拌30min后，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)9.6g，室温下反应3h。反应完毕后，将反应液用水洗涤4次，静置分层，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟13.9g，收率为80.0%。通过液相色谱检测得到S-甲基-S-（2-氯-3-羟基吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟产品纯度为99.0%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.3(d,1H),7.82(d,1H),3.1(s,3H)。
实施例6
S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
（1）S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）硫亚胺的制备
将2-氟-3-氯-4-异丙硫基吡啶12g溶于二氯甲烷240mL中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺（MSH）50.2g的二氯甲烷溶液100mL，室温下反应15h。反应完毕后，将反应液旋出大部分溶剂，残余物用10%氢氧化钠水溶液调PH为8-12，静置分层，水层用二氯甲烷萃取2次，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）硫亚胺9.4g，收率为73.0%，通过液相色谱检测得到S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）硫亚胺产品纯度为98.7%。
（2）S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）亚磺酰亚胺的制备
将上述制备的S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）硫亚胺9.4g溶于240mL二氯甲烷中，加入溴化亚铜0.24g，搅拌30min，在0℃分批加入过氧叔丁醇（TBHP)5.0g，加完后，搅拌1h，室温下反应5h。反应完毕后，反应液过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤1次，滤液用无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）亚磺酰亚胺9.0g，收率为89.2%，通过液相色谱检测得到S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）亚磺酰亚胺产品纯度为98.0%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.7(d,1H),8.09(d,1H),3.0(m,1H),1.29(d,6H)。
（3）S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟的制备
室温下，向S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）亚磺酰亚胺9.0g的氯仿溶液180mL中加入溴化氰4.2g，搅拌30min后，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)4.8g，室温下反应3h。反应完毕后，将反应液用水洗涤4次，静置分层，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析纯化得到S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟7.7g，收率为76.0%。通过液8相色谱检测得到S-异丙基-S-（2-氟-3-氯吡啶-4-基）-N-氰基磺基肟产品纯度为98.7%。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ8.7(d,1H),8.09(d,1H),3.06(m,1H),1.3(d.6H)。
实施例7
采用叶面喷雾法对棉蚜的杀虫试验
取带有棉蚜的黄瓜子叶叶子，调查每株感染蚜虫基数。将实施例1-6制备的化合物分别取2mg，分别用2mL丙酮-甲醇(体积比1:1)的混合溶剂溶解，形成1000ppm的原液，然后用稀释剂（含有0.2%吐温-80的自来水）稀释原液，配制成质量浓度为0.04ppm、0.12ppm、0.7ppm、2.5ppm的药液。采用Airbrush喷雾法进行处理，直至实验溶液流出黄瓜子叶叶子两侧。在记录每株上的活蚜虫数量前要置于标准观察室(温度23℃±1℃,相对湿度40%-50%)，48h后调查存活数,计算死亡率。
表1在黄瓜上的棉蚜的杀虫活性
从表1中可以看出，本发明制备的化合物具有极高的杀虫活性，对蚜虫有很好的防除效果。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (8)
1.通式(I)所示的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物，
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基或氨基，R5表示C1～C3烷基。
2.权利要求1的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物的制备方法，包括以下步骤：
a.用一价铜盐催化下列通式(III)所示的吡啶基硫亚胺与氧化剂进行氧化反应
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基或氨基，R5表示C1～C3烷基，得到通式(II)所示的吡啶基亚磺酰亚胺
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基或氨基，R5表示C1～C3烷基；所述方法包括：
将通式(III)的吡啶基硫亚胺溶于有机溶剂中，加入催化剂一价铜盐，在0-10℃分批加入氧化剂，其中一价铜盐与吡啶基硫亚胺的摩尔比为0.03-0.05:1， 吡啶基硫亚胺与氧化剂的摩尔比为1:1-2；室温下反应3-8小时，反应完毕后，过滤并洗涤滤饼，滤液用干燥剂干燥，浓缩滤液，柱层析纯化得到通式(II)的吡啶基亚磺酰亚胺；其中，一价铜盐是氯化亚铜、溴化亚铜或碘化亚铜中的一种或几种；氧化剂是过氧叔丁醇或过氧化氢异丙苯中的一种或几种 ；
b.通式(II)的吡啶基亚磺酰亚胺用氰化剂在碱存在下进行氰化反应，得到通式(I)的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物。
3.根据权利要求2的方法，其中，步骤b的方法包括：
在室温下，向通式(II)的吡啶基亚磺酰亚胺的有机溶液中加入氰化剂和碱，其中吡啶基亚磺酰亚胺与氰化剂的摩尔比为1:1-1.2，吡啶基亚磺酰亚胺与碱的摩尔比为1:1-1.2；室温下反应1-4小时；反应完毕后，反应液用水洗涤，静置分层，有机相用干燥剂干燥，浓缩有机相，柱层析纯化得到式(I)吡啶基-N-氰基磺基肟化合物。
4.根据权利要求3的方法，其中，氰化剂为溴化氰。
5.根据权利要求3的方法，其中，碱选自三乙胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶或哌啶中的一种或几种。
6.根据权利要求2-5中任一的方法，其中，通式(III)的吡啶基硫亚胺由下列通式(IV)所示的4-烷硫基吡啶和2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺进行亚胺化反应得到：
其中R1、R2、R3和R4分别独立地表示氢、C1～C4烷基、C1～C4烷氧基、卤素、C1～C3卤代烷基、硝基、羟基或氨基，R5表示C1～C3烷基。
7.根据权利要求6的方法，其中，制备通式(III)的吡啶基硫亚胺的方法包括：
将通式(IV)的4-烷硫基吡啶溶于有机溶剂中，滴加2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的有机溶剂溶液，其中4-烷硫基吡啶与2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺的摩尔比为1:2-6，室温下反应10-18小时，反应完毕后，反应液用碱性溶液调PH为8-12，静置分层，萃取，干燥有机相，浓缩有机相，柱层析纯化得到通式(III)的吡啶基硫亚胺。
8.权利要求1的吡啶基-N-氰基磺基肟化合物作为杀虫剂的应用。
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