如何合成并应用2-硝基亚氨基咪唑烷？

本文将介绍合成2-硝基亚氨基咪唑烷的方法以及其的具体应用，希望能为相关研究人员提供有益的信息。

背景：2-硝基亚氨基咪唑烷简称咪唑烷，是合成杀虫剂吡虫啉的重要中间体。

烟碱类杀虫剂具有杀虫谱广、用量低、内吸及植 物传导性好、杀虫机制新颖和环境兼容性好等生物特性，已成为世界农药研究和开发的主要领域，日益受到农药研究工作者的重视。该类杀虫剂中的吡虫啉、噻虫嗪、噻虫胺（clothianidin）和呋虫胺 （dinotofuran）都含有一个重要活性基团——硝基亚氨基。

合成：

在一装有搅拌装置、温度计的烧瓶中加入22.4g氢氧化钾固体,用一定量水溶解后,依次加入20.8g硝基胍、26.6gH2NCH2CH2NH2·HC 1,搅拌均匀后将此混合物在65～70℃之间搅拌30分钟(在此过程中生成大量泡沫,同时放出刺激性气体氨气),然后冷却到1℃,过滤,用沸水重结晶,则得白色棱状晶体,产率为50%。

应用：

1. 合成1-取代氨基甲酰基-2-硝基亚氨基咪唑烷

氰基和酰胺键作为生命活动中的重要活性基团，它们在许多医药及农药中扮演着重要的角色，鲁东飞等人利用光气和氰化钾等原料，通过不同的合成路线，制得活性中间体含氰基的异氰酸酯和N-取代的硝基胍，然后异氰酸酯分别同2-硝基亚氨基咪唑烷和硝基胍缩合得到含硝基亚氨基的的7个未见文献报道的新化合物1～7，合成路线如下：

2. 合成含硝基亚氨基咪唑烷脲类化合物

磺酰脲类除草剂和苯甲酰脲类昆虫生长调节剂都是芳香环直接同脲结构相连，脲结构对生物活性起着重要作用。刘尚钟等人用异氰酸酯与2-硝基亚氨基咪唑烷反应，得到10个含硝基亚氨基咪唑烷脲类新化合物，初步的生物活性试验结果表明，3号化合物在 0．1 kg／hm2时对马唐Digitaria sanguinalis的抑制率为64．5 ％，6号化合物在0．2 mg／L时对豆蚜Aphis craccivora Koch的致死率为67 ％。合成路线如下：

其中，2-硝基亚氨基咪唑烷主要参与1-(4-氯苯基)-氨基甲酰基-2-硝基亚氨基咪唑烷的合成，具体步骤如下：将1.3 g 2-硝基亚氨基咪唑烷和50 μL三乙胺溶解在50 mL乙腈中,控制在60℃下滴加2.3 g 对氯苯基异氰酸酯溶解在10 mL乙腈中的溶液。滴毕,维持在60℃继续反应1.5 h。冷却,减压下脱溶,残余物中加入一定量的乙醚,过滤得到白色固体粗产物。用二甲基甲酰胺(DMF)和乙腈(1∶2, 体积比)重结晶得白色晶体,m.p. 188～189℃。

3. 合成1-(4-氯苄基)-2-硝基亚氨基咪唑烷

将2.6g2-硝基亚氨基-咪唑烷、3g无水碳酸钾、少量氯化铯加入30mL乙腈中,水浴加热至80℃时,搅拌滴加溶有8g对氯苄基氯的乙腈溶液,控温80～83℃反应5小时,冷却,过滤除去固体物质,再用少量乙腈洗涤滤渣,合并滤液后减压脱溶,可以得到黄色固体,硅胶柱层析,用体积比为9:1的氯仿乙醇溶液洗脱,将只含有1-(4-氯苄基)-2-硝基亚氨基-咪唑烷的洗脱液合并,脱去溶剂,再无水乙醇重结晶,最后得到白色棱状晶体,熔点141～142℃,产率为45%。

参考文献：

[1]鲁东飞,刘尚钟,马影等. 1-取代氨基甲酰基-2-硝基亚氨基咪唑烷的合成 [J]. 化学通报, 2006, (02): 133-135. DOI:10.14159/j.cnki.0441-3776.2006.02.011

[2]刘尚钟,马影,赵若琼等. 含硝基亚氨基咪唑烷脲类化合物的合成及生物活性 [J]. 农药学学报, 2004, (03): 74-76.

[3]梁英. 1-(4-氯苄基)-2-硝基亚氨基咪唑烷的合成及其生物活性初步研究 [J]. 江西化工, 2002, (02): 37-39. DOI:10.14127/j.cnki.jiangxihuagong.2002.02.011