氰霜唑中間體合成工藝研究

范清華，彭春蓮，譚 洋，舒 展，王 超

（西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010）

氰霜唑中間體合成工藝研究

范清華，彭春蓮，譚 洋，舒 展，王 超

（西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010）

本文通過(guò)烏洛托品季銨鹽在鹽酸乙醇中發(fā)生分解反應(yīng)，合成農(nóng)藥氰霜唑的中間體氨基酮鹽酸鹽。通過(guò)單因素變量法探討了物料比﹑反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響，得出反應(yīng)的最佳條件為：物料比nHCl∶n原料=5.5∶1，反應(yīng)溫度15℃，反應(yīng)時(shí)間24h，純化后產(chǎn)率可達(dá)74.2%。

氰霜唑；中間體；氨基酮鹽酸鹽

氰霜唑，化學(xué)名稱為4-氯-2-氰基-N,N-二甲基-5-對(duì)甲苯基咪唑-1-磺酰胺，是由日本石原產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的新一代苯基咪唑類殺菌劑，主要用于防治卵菌類病害如霜霉病﹑霜疫霉病﹑晚疫病等，適用于馬鈴薯﹑番茄﹑辣椒﹑黃瓜等農(nóng)作物，具有低毒性﹑耐雨水沖刷和環(huán)保性等特點(diǎn)。由于技術(shù)壁壘限制，氰霜唑原藥的生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)幾乎被日本石原產(chǎn)業(yè)所壟斷，國(guó)內(nèi)廠家自主開發(fā)的工藝路線成本較高，使得國(guó)內(nèi)氰霜唑價(jià)格居高不下。為降低成本，我們以甲苯為起始原料，通過(guò)9步反應(yīng)，開發(fā)出一條適合工業(yè)化的路線，合成路線示意圖如下：

但中間體氨基酮鹽酸鹽2的產(chǎn)率較低，這對(duì)整個(gè)工藝路線的產(chǎn)率影響很大，因此本文對(duì)這步反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，采用烏洛托品季銨鹽4在鹽酸乙醇中分解來(lái)合成氨基酮鹽酸鹽2。反應(yīng)方程式如下：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

烏洛托品季銨鹽，無(wú)水乙醇，濃鹽酸等（均為化學(xué)純）。

ZF-6型三用紫外燈分析儀，JM-A3003電子天平，RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，ZNHW-11型電子智能控溫儀。

1.2 合成步驟

室溫下，向三口燒瓶中邊攪拌邊加入無(wú)水乙醇（34.5mL）﹑濃鹽酸（28.4mL，0.344mol），攪拌均勻并冷卻至室溫，加入烏洛托品季銨鹽4（20g，0.062mol），恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h后停止，抽濾，少量無(wú)水乙醇洗滌至濾餅白色，棄去濾餅，濾液濃縮至無(wú)溶劑。加入無(wú)水乙醇100 mL，攪拌后抽濾，棄去濾餅，濾液濃縮至淡褐色產(chǎn)物析出，室溫冷卻至產(chǎn)物大量析出，抽濾，用少量乙醇洗滌濾餅后置于35℃烘箱內(nèi)烘干，母液重復(fù)進(jìn)行上述濃縮﹑析晶步驟共3次，所得粗產(chǎn)品經(jīng)乙醇重結(jié)晶后得純品8.51g，收率74.2%。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)物料比對(duì)產(chǎn)率的影響

物料配比對(duì)產(chǎn)率影響較為顯著。適當(dāng)提高反應(yīng)物料比可提高反應(yīng)物分子碰撞幾率，使產(chǎn)率上升；物料比過(guò)高又可能導(dǎo)致鹽酸過(guò)多，整體濃度下降，反應(yīng)產(chǎn)率下降，因此合適的配比才可得到最大產(chǎn)率。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，固定烏洛托品季銨鹽用量為20g（0.062mol），無(wú)水乙醇34.5mL，反應(yīng)時(shí)間48h，反應(yīng)溫度為25℃，探討物料比nHCl∶n原料對(duì)產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。

表1 反應(yīng)物配比對(duì)產(chǎn)率的影響

由表1可知，隨著物料比nHCl∶n原料的增加，產(chǎn)率先增大后減小，當(dāng)nHCl∶n原料=5.5∶1時(shí)產(chǎn)率達(dá)到最大值，繼續(xù)增大物料比，產(chǎn)率趨于穩(wěn)定，故選取nHCl∶n原料=5.5∶1為最佳物料比。

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響

提高反應(yīng)溫度可以增加反應(yīng)物分子動(dòng)能，增加反應(yīng)物碰撞幾率，提高反應(yīng)產(chǎn)率，但反應(yīng)溫度過(guò)高可能導(dǎo)致副產(chǎn)物增多，產(chǎn)率下降，因此合適的溫度可縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)產(chǎn)率。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，固定烏洛托品季銨鹽用量為20g（0.062mol），物料比nHCl∶n原料=5.5∶1，無(wú)水乙醇34.5mL，反應(yīng)時(shí)間為48h，探究反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表2。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響

由表2可知，在5～25℃范圍內(nèi)，溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響較小，當(dāng)溫度升高到35℃時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率大幅下降，這是由于在較高溫度下氨基酮發(fā)生了較嚴(yán)重的副反應(yīng)。由此確定15～25℃是最佳反應(yīng)溫度。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響

反應(yīng)時(shí)間是影響反應(yīng)較為常見的因素，反應(yīng)時(shí)間太短，反應(yīng)不充分，導(dǎo)致產(chǎn)率不高；反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，副產(chǎn)物增多，導(dǎo)致產(chǎn)率下降，故選取合適的反應(yīng)時(shí)間可提高產(chǎn)率，節(jié)約成本。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，固定烏洛托品季銨鹽用量為20g（0.062 mol），物料比nHCl∶n原料=5.5∶1，無(wú)水乙醇34.5mL，反應(yīng)溫度為15℃，探究反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表3。

由表3可知反應(yīng)24h后，產(chǎn)率達(dá)到最大值并基本持平，并且隨著反應(yīng)時(shí)間繼續(xù)增加而有小幅度下降；少于24h則反應(yīng)不充分，產(chǎn)率較低，故選取24 h為最佳反應(yīng)時(shí)間。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響

3 結(jié)論

通過(guò)單因素變量法探究了物料比﹑反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)氰霜唑中間體——氨基酮鹽酸鹽合成的影響，確定了最佳反應(yīng)條件：物料比nHCl∶n原料=5.5∶1，反應(yīng)溫度為15℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，最高產(chǎn)率為74.2%。該反應(yīng)條件溫和﹑工藝環(huán)保﹑產(chǎn)率較高，可為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

致謝：感謝西南科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新基金資助（項(xiàng)目編號(hào) CX16-006）。

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Study on Synthesis of Cyazofamid Intermediate

FAN Qinghua, PENG Chunlian, TAN Yang, SHU Zhan, WANG Chao
(School of Material Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, 621010, China)

In this article, the intermediate of pesticide cyazofamid, aminoketone hydrochloride, was synthesized by decomposition of quaternary ammonium salt of methenamine in hydrochloric acid/ethanol. The effects of reactant ratio, reaction temperature and reaction time on the reaction yield were studied. To conclude, the optimized conditions were: reactant ratio nHCl:nstartingmaterial= 5.5:1, reaction temperature 15℃, reaction time 24h, and the yield could reach 74.2% after purifcation.

cyazofamid; intermediate; aminoketone hydrochloride

TQ 455.4+7

A

1671-9905(2017)04-0011-02

王超(1976-)，男，美國(guó)田納西大學(xué)博士，現(xiàn)就職西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向：高分子基生物納米復(fù)合材料﹑生物質(zhì)材料及其產(chǎn)業(yè)化﹑新型有機(jī)反應(yīng)及其機(jī)理。E-mail: wangchao@swust.edu.cn

2017-02-23