氰霜唑中間體合成工藝研究

范清華+彭春蓮+譚洋+舒展+王超

氰霜唑，化學(xué)名稱為4-氯-2-氰基-N，N-二甲基-5-對甲苯基咪唑-1-磺酰胺，是由日本石原產(chǎn)業(yè)株式會社生產(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)在國內(nèi)幾乎被日本石原產(chǎn)業(yè)所壟斷，國內(nèi)廠家自主開發(fā)的工藝路線成本較高，使得國內(nèi)氰霜唑價格居高不下。為降低成本，我們以甲苯為起始原料，通過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，這對整個工藝路線的產(chǎn)率影響很大，因此本文對這步反應(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），恒溫攪拌反應(yīng)24h 后停止，抽濾，少量無水乙醇洗滌至濾餅白色，棄去濾餅，濾液濃縮至無溶劑。加入無水乙醇100mL，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)物料比對產(chǎn)率的影響

物料配比對產(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；物料比過高又可能導(dǎo)致鹽酸過多，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），無水乙醇34.5mL，反應(yīng)時間48h，反應(yīng)溫度為25℃，探討物料比nHCl∶n 原料對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。

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)溫度對產(chǎn)率的影響

提高反應(yīng)溫度可以增加反應(yīng)物分子動能，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，無水乙醇34.5mL，反應(yīng)時間為48h，探究反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表2。

由表2 可知，在5～25℃范圍內(nèi)，溫度對反應(yīng)產(chǎn)率的影響較小，當(dāng)溫度升高到35℃時反應(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)時間對產(chǎn)率的影響

反應(yīng)時間是影響反應(yīng)較為常見的因素，反應(yīng)時間太短，反應(yīng)不充分，導(dǎo)致產(chǎn)率不高；反應(yīng)時間太長，副產(chǎn)物增多，導(dǎo)致產(chǎn)率下降，故選取合適的反應(yīng)時間可提高產(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，無水乙醇34.5mL，反應(yīng)溫度為15℃，探究反應(yīng)時間對產(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24h為最佳反應(yīng)時間。

3 結(jié)論

通過單因素變量法探究了物料比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對氰霜唑中間體——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。

（摘編自《化工技術(shù)與開發(fā)》）