吡嗪酮是防治蚜虫和粉虱的新型杂环类杀虫剂,具有高效、低毒、高选择性、对环境友好等特点,由于其独特的作用方式,使其成为目前最好的抗蚜剂。随着全世界对环境保护越来越重视,吡嗪酮作为一个优秀的新型农药,先后在多个国家和地区登记,其研究开发具有很好的前景,将会带来巨大的社会效益和经济效益。在已报道的吡嗪酮合成工艺中,产品产率偏低,工艺条件存在较大缺陷,很难适用于工业化生产。本文将系统的对吡嗪酮每步反应进行详细的工艺研究,在此研究的基础上开发了多步中间体的新的合成方法,使吡嗪酮的合成更加简单、安全、环保;优化了工艺条件,使吡嗪酮的产率高于50%,促进了其工业化生产和利用。主要研究内容包括以下几个方面:1.对已报道的多种乙酰肼的合成方法进行对照比较,采用乙酸乙酯与水合肼直接反应合成乙酰肼,通过对反应温度、投料比和投料顺序等影响因素的考察研究,改进了合成方法,优化了工艺条件,使产品的产率达到98%以上,极大的缩短了反应时间,提高了反应器的效率。2.中间体噁二唑酮的合成是吡嗪酮合成的关键,传统的合成方法是通过光气合成制备的,由于光气的强杀生性,使吡嗪酮的生产和利用受到很大的限制。本课题利用固体光气替代光气合成噁二唑酮,并对溶剂、反应温度、投料比和投料顺序等影响因素进行了考察研究,得到在最佳的反应条件下,噁二唑酮的产率可达82%以上,但是反应过程中原料转化率偏低,溶剂利用量过大、损失过多,产品纯度偏低,需分离提纯才能利用。在以上研究的基础上,提出两相法合成噁二唑酮,产品纯度高、处理简单,通过对工艺条件的研究,使噁二唑酮的产率可达85%以上。3.中间体丙酮基噁二唑酮的合成是吡嗪酮合成的重要步骤之一,传统的合成方法有氢化钠法和甲醇钠法两种方法,分别对两种方法进行工艺研究,在最佳的反应条件下,氢化钠法产品产率可达88%以上,甲醇钠法产品产率可达78%以上。研究发现在氢化钠法合成丙酮基噁二唑酮的过程中,所需氢化钠的纯度必须高于90%以上,否则,后处理麻烦,产品纯度和产率低,但是高纯度的氢化钠价格昂贵,产品成本过高;在甲醇钠法合成丙酮基噁二唑酮的过程中,需在两个体系下进行,否则,副反应过多,原料消耗过大,产品处理繁琐,但是在两个体系下进行,原料转化率低,产品产率低。在以上研究的基础上,提出弱碱法合成丙酮基噁二唑酮,产品成本低、处理简单,通过对工艺条件的研究,使丙酮基噁二唑酮的产率可达84%以上。4.中间体氨基三嗪酮的合成是吡嗪酮合成的重要步骤之一,已报道的最适合成方法为弱酸水解法,通过对影响因素的考察研究,得到在最佳的反应条件下,产品的产率可达90%以上,但是此方法,原料浪费过多,水利用量过大,能耗过大,产品成本过高。在以上研究的基础上,提出以醇为溶剂强酸水解合成氨基三嗪酮,处理简单,通过对工艺条件的研究,使丙酮基噁二唑酮的产率可达92%以上。5.通过分子设计和合成先导化合物,然后优化结构已经成为新药开发的重要途径。三嗪酮类化合物是一类具有潜在生物活性的杂环化合物,具有杀虫活性的吡蚜酮是三嗪酮类化合物的典型代表。以吡蚜酮为先导化合物,引芳基异噁唑环替代吡蚜酮的吡啶环,设计并合成了新化合物。