任劍生 陳延華 張建美
(山東齊都藥業(yè)有限公司,山東淄博255400)
2-氯-5-三氟甲基吡啶是合成醫(yī)藥品、農(nóng)用化學(xué)品及生物化學(xué)品的中間體,特別是用作除草劑中間體,是合成吡氟禾草靈的關(guān)鍵中間體。吡氟禾草靈是由日本ICI公司在20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)成功的一種用于防治雜草的選擇性芽后除草劑,廣泛用于棉花、大豆、油菜等大田作物,主要防治一年生和多年生雜草,具有獨(dú)特的選擇除草活性,效果顯著。它的植物體內(nèi)遷移性好,藥效效力可達(dá)到未接觸的地下部位,由于其具有畝用量少、低毒性、低殘留的特點(diǎn),吡氟禾草靈在日本、美國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家已上升為除草劑的骨干品種。
2-氯-5-三氟甲基吡啶的分子式:C6H3ClF3N,分子量:181.54,相對(duì)密度:1.41,沸點(diǎn):152 ℃,熔點(diǎn):30~33 ℃,閃點(diǎn):65℃。其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。
圖12-氯-5-三氟甲基吡啶的結(jié)構(gòu)式
吡氟禾草靈的生產(chǎn)用原料有液氯、氟化氫、2-氯-5-三氟甲基吡啶、四氯化碳、三氯化磷等。
液氯是黃綠色透明液體,規(guī)格:99.0%,沸點(diǎn):-34℃,相對(duì)密度:1.47,熔點(diǎn):-101℃,有刺激性氣味,易溶于堿溶液。液氯一般用鋼瓶包裝,每瓶1000kg,并應(yīng)符合GB190/GB191的相關(guān)規(guī)定。
氟化氫是無(wú)色液體,規(guī)格:99.0%,沸點(diǎn):19℃,相對(duì)密度:0.901,熔點(diǎn):-83℃,易溶于水,極易揮發(fā),具有刺激性及臭味的氟化氫有水溶性。氟化氫有腐蝕性,劇毒,能強(qiáng)烈地侵蝕玻璃或含硅的物料。氟化氫用鋼瓶包裝,每瓶320kg,并應(yīng)符合GB190/GB191的規(guī)定。
2-氯-5-三氟甲基吡啶是無(wú)色或淡黃色透明液體,規(guī)格:97.0%,沸點(diǎn):56 ℃(0.33MPa),相對(duì)密度:1.169,溶于乙醇、乙醚多種有機(jī)溶劑。2-氯-5-三氟甲基吡啶用復(fù)合桶包裝,每桶200kg,并應(yīng)符合GB190/GB191的規(guī)定。
四氯化碳是無(wú)色透明液體,規(guī)格:99.0%,沸點(diǎn):76.8℃,相對(duì)密度:1.595,熔點(diǎn):-22.8℃。四氯化碳可增加心肌對(duì)腎上腺素的敏感性,會(huì)引起嚴(yán)重的心律失常,環(huán)保手續(xù)較繁瑣。四氯化碳用鍍鋅鐵桶包裝,每桶250kg,并應(yīng)符合GB190/GB191的規(guī)定。
三氯化磷是無(wú)色或微黃色液體,辛辣味,類(lèi)似鹽酸味道,沸點(diǎn):76 ℃,比重:1.574(21℃),蒸汽密度4.75(空氣=1)。三氯化磷會(huì)對(duì)眼睛、黏膜及皮膚產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激,會(huì)導(dǎo)致灼傷。三氯化磷用塑料桶包裝,每桶250kg,并應(yīng)符合GB190/GB191的規(guī)定。
氯化的反應(yīng)方程式如圖2所示。
圖2 氯化的反應(yīng)方程式
氟化的反應(yīng)方程式如圖3所示。
圖3 氟化的反應(yīng)方程式
2.3.1 氯化生產(chǎn)工藝流程
氯化生產(chǎn)工藝流程是將2-氯-5-甲基吡啶在四氯化碳溶劑中用光作為催化劑,通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng),中檢合格后進(jìn)行四氯化碳溶劑的回收,并得2-氯-5-三氯甲基吡啶待用。
2.3.2 氟化生產(chǎn)工藝流程
氟化生產(chǎn)工藝流程是將2-氯-5-三氯甲基吡啶投至氟化釜中,再加入氟化氫,升溫至170~180 ℃,壓力在7~8MPa,保持16h,降溫排壓,將物料壓入水汽蒸餾釜(先將釜中加入水、NaCO3備用)通蒸汽進(jìn)行水汽蒸餾,蒸餾完畢后,分離出2-氯-5-三氟甲基吡啶粗品,待投入精餾釜中進(jìn)行精餾。
2.3.3 精餾生產(chǎn)工藝流程
在進(jìn)行精餾生產(chǎn)時(shí),檢查各閥門(mén)開(kāi)關(guān)及泄漏情況,并對(duì)精餾釜進(jìn)行清釜檢查,確定真空表、溫度表及各計(jì)量附件無(wú)問(wèn)題,待真空泵各相關(guān)閥門(mén)開(kāi)、關(guān)到位后,用磅秤準(zhǔn)確稱(chēng)取粗品氟化料溶解投入減壓精餾釜中,開(kāi)啟真空,當(dāng)真空度達(dá)-0.094MPa時(shí),精餾釜開(kāi)始加熱升溫。同時(shí),冷凝器通30℃水冷卻,冷凝器至接收罐的管路用熱水伴管保溫,當(dāng)塔頂有回流時(shí),控制加熱,維持全回流40min,然后按采出:回流=1:8減壓精餾,采出餾分進(jìn)入前餾分接收罐,20min取樣1次,色譜跟蹤,當(dāng)主餾分含量達(dá)98.0%以上時(shí),采出餾分切入成品接收罐,這時(shí)回流比控制在1:3,當(dāng)釜溫上升,塔頂溫度有所下降時(shí),調(diào)整回流比為1:8,隔10min取樣1次,色譜跟蹤分析。當(dāng)主餾分含量低于98.0%時(shí),停止采出,全回流,降溫,放空。當(dāng)系統(tǒng)降為常溫后,停止真空泵,稱(chēng)量前餾分、成品、后餾分,將成品包裝入庫(kù)。
吡氟禾草靈的生產(chǎn)工藝條件如表1所示。
表1 吡氟禾草靈的生產(chǎn)工藝條件
吡氟禾草靈的中間產(chǎn)品檢測(cè)儀參數(shù)如表2所示。
表2 中間產(chǎn)品檢測(cè)儀參數(shù)
吡氟禾草靈的主要原材物料的額定消耗量如表3所示。
表3 吡氟禾草靈的主要原材物料的額定消耗量
運(yùn)用上述工藝生產(chǎn)2-氯-5-三氟甲基吡啶合成的吡氟禾草靈原料,工藝簡(jiǎn)單,收率高,易操作,反應(yīng)溫度低,廢氣通過(guò)水吸收后,可作為副產(chǎn)品銷(xiāo)售。但是,由于生產(chǎn)過(guò)程使用的壓力較高,隨之對(duì)設(shè)備的腐蝕性也增大。
總之,用2-氯-5-三氟甲基吡啶合成的吡氟禾草靈具有很大的應(yīng)用潛力,本文僅介紹了其中一種經(jīng)過(guò)了大生產(chǎn)檢驗(yàn)的合成方法,說(shuō)明我國(guó)已經(jīng)具備了大批量生產(chǎn)的基本條件,但目前價(jià)格是制約該產(chǎn)品推廣的主要因素,阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展,縮小了它的使用面。文中介紹的僅是一種合成個(gè)例,望農(nóng)藥行業(yè)的同行能充分發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性和創(chuàng)造性,把該項(xiàng)產(chǎn)品的研發(fā)工作做得更好,進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,擠壓掉高毒農(nóng)藥的生存空間,緩解農(nóng)藥行業(yè)的用藥缺口,降低國(guó)家的環(huán)保成本,這更加符合低毒、高效的農(nóng)業(yè)用藥發(fā)展形勢(shì)。