三嗪类化合物的研发与应用始于20世纪50年代，是现代农药发展史上较早实现商业化的除草剂品种之一。该类除草剂通过抑制植物光合作用发挥除草作用，可有效防除田间阔叶杂草与禾本科杂草，主要应用于玉米、果蔬、油菜等多种作物田。
嗪草酮（metribuzin）是三嗪类农药的典型代表，于20世纪70年代由联邦德国拜耳率先开发，并于1988年在中国取得正式登记。嗪草酮为选择性内吸传导型除草剂，主要由杂草根系吸收，通过植株蒸腾作用向上传导至地上部位，从而实现除草效果，亦可与氟乐灵、卫农等药剂复配使用，复配后仍保持良好的除草活性，因此一直受到科研与产业界的高度关注。
三嗪酮是嗪草酮关键合成中间体。目前文献报道的嗪草酮主流合成工艺，多以3,3-二甲基-2-丁酮(频哪酮)为起始原料，经氯气氯化、氢氧化钠水解、氧化剂氧化三步反应制备中间体3,3-二甲基-2-氧代丁酸；该中间体再与硫代卡巴肼发生环合反应生成关键中间体三嗪酮，最终经甲基化反应得到目标产物嗪草酮。
通过对现有合成路线的调研可知，中间体3,3-二甲基-2-氧代丁酸的合成是整个工艺中最关键的一步反应。大多数合成方法涉及昂贵的催化剂以及金属氧化剂，虽在收率上取得突破，但是因经济性差、三废处理难度大、设备维护成本高等问题，使其在工业化生产中举步维艰。
近日，青岛科技大学化工学院朱孟基等在《山东化工》发布了题为″4-氨基-6-叔丁基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮合成新工艺研究″的研究，对4-氨基-6-叔丁基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮（三嗪酮）合成工艺进行优化研究，旨在提高三嗪酮反应收率。
该研究设计了一种新型合成方法，以1,1-二氯频哪酮为起始原料，经水解、氧化和环化反应制备三嗪酮。通过考察反应物料配比、反应温度等关键工艺参数，对实验条件进行优化筛选，最终确定了该反应的最优工艺条件。为抑制氧化副反应、提高反应选择性及总收率，本研究将水解产物3,3-二甲基-2-羟基丁酸先与甲醇进行酯化，再用于后续三嗪酮合成，具体合成路线如图1所示。
图1 4-氨基-6-叔丁基-3-巯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮合成路线
研究首先对水解反应条件进行优化。结果显示，当1,1-二氯频哪酮与氢氧化钠的摩尔比为1∶3.25、反应温度为60℃时，3,3-二甲基-2-羟基丁酸收率达到96.9%，为后续反应提供了较高收率的中间体。
随后，研究人员采用次氯酸钠/溴化氢体系，将水解产物氧化为3,3-二甲基-2-氧代丁酸。尽管对pH值、反应温度和时间等条件进行了优化，该步骤最高收率仍仅为57.6%，反应选择性为72.2%，并伴随较多三甲基乙酸副产物生成。这表明，氧化过程中的副反应是限制原路线总收率的主要瓶颈。
为改善这一问题，研究在水解与氧化之间引入酯化步骤，先将水解产物与甲醇反应生成3,3-二甲基-2-羟基丁酸甲酯，再进行氧化。酯化步骤收率达到98.6%；在相同氧化体系下，酯化产物的氧化收率提高至81.2%，反应选择性达到99.1%。与直接氧化水解产物相比，氧化收率和选择性分别提高23.6个和26.9个百分点，说明该改进主要通过抑制副反应提升了目标产物的生成效率。
在最终环化阶段，3,3-二甲基-2-氧代丁酸甲酯与硫代卡巴肼在酸性条件下反应生成三嗪酮。优化实验显示，在80℃下反应4 h时，环化收率最高，达到95.5%。最终，改进路线经水解、酯化、氧化和环化四步反应，实现三嗪酮总收率74.1%，较未引入酯化步骤的路线提高21.4个百分点，产品含量达到99.8%。
研究人员认为，该工艺原料易得、反应条件温和、操作相对简便，且无需复杂的中间产物分离提纯环节，具有一定的工业化应用前景。从技术路径看，虽然新增了一步酯化反应，但其高收率以及对后续氧化选择性的显著改善，使整条路线的综合收率得到提升。不过，其实际生产价值仍需通过放大试验，进一步验证原料消耗、溶剂回收、设备腐蚀性、三废处理及综合成本等关键指标。
