稻豐散合成工藝路線改進(jìn)研究

程曉兵，王 玉，徐 兵

(1.江蘇騰龍生物藥業(yè)有限公司，江蘇 鹽城 224145；2.鹽城蘇海制藥有限公司研發(fā)中心，江蘇 鹽城 224125)

稻豐散又名愛(ài)樂(lè)散,益爾散，化學(xué)名稱0，0-二甲基一S(α一乙氧基羰基芐基)二硫代磷酸酯，是一種非內(nèi)吸性殺蟲劑，具有觸殺和胃毒[1]作用，低殘留、殺蟲譜廣，能保護(hù)水稻、棉花、蔬菜、油料、果樹(shù)和其他作物不受鱗翅目、葉蟬科、蚜類和軟甲蟲類的危害，對(duì)眼睛和皮膚無(wú)刺激作用,在試驗(yàn)劑量下對(duì)動(dòng)物無(wú)致癌、致畸致突變作用?？捎糜谔娲装妨住⒕眯Я?、甲基對(duì)硫磷等高毒農(nóng)藥，是可生物降解的有機(jī)磷殺蟲劑農(nóng)藥產(chǎn)品[2]，目前國(guó)內(nèi)僅有江蘇騰龍生物藥業(yè)有限公司獨(dú)家生產(chǎn)，產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊。

稻豐散作為一種二硫代磷酸酯類有機(jī)磷殺蟲劑[3]，文獻(xiàn)報(bào)道[4]其合成方法主要以苯乙酸為主要原料，以碘化鉀[5]作相轉(zhuǎn)移催化劑及以磷為催化劑進(jìn)行合成。合成路線主要包括ɑ-氯代苯乙酸乙酯，ɑ-溴代苯乙酸乙酯工藝路線，以及ɑ-氯代苯乙腈和ɑ-溴代苯乙腈工藝路線4種方法[6]，目前這些方法都存在原料的消耗較高，雜質(zhì)含量高，稻豐散收率低等缺陷不利于工業(yè)生產(chǎn)。本課題是以苯乙酸為原料，三氯氧磷為?；瘎?，經(jīng)溴代、水解得ɑ-溴代苯乙酸，然后ɑ-溴代苯乙酸與O,O二硫代磷酸鈉反應(yīng)得O,O二硫代磷酸苯乙酸，簡(jiǎn)稱大分子酸，最后大分子酸與無(wú)水乙醇反應(yīng)得稻豐散，稻豐散含量[7]可達(dá)95%以上，收率94%以上，而且原料溴素的消耗大大降低，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了有機(jī)磷農(nóng)藥的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本課題反應(yīng)方程式 如圖1。

圖1 稻豐散合成工藝路線

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)藥品

苯乙酸 (湖北紅遠(yuǎn)科技有限公司) 三氯氧磷(濟(jì)南仁源化工有限公司) 溴素(濰坊冠慶化工有限公司) O,O-二甲酯二硫代磷酸鈉(江蘇騰龍生物藥業(yè)有限公司) 乙醇(江蘇花廳股份有限公司) 。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

電動(dòng)攪拌器、HH.S恒溫水浴鍋、電子天平、溫度計(jì)、三口燒瓶、冷凝管，恒壓滴液漏斗，氣相色譜分析儀 SHB-III臺(tái)式循環(huán)水式真空泵。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 ɑ-溴代苯乙酸的制備方法

將90 g的苯乙酸和溶劑投入四口瓶中，當(dāng)溫度達(dá)到40～50 ℃時(shí)向釜內(nèi)滴加三氯氧磷，滴完后升溫至60～65 ℃，并且保溫4h。保溫完畢，滴加溴素，在釜溫76～80 ℃下，6 h左右滴完溴素保持回流暢通，并且在70～80 ℃下保溫3.5 h保溫結(jié)束，降溫。當(dāng)溫度降至一定溫度時(shí)，滴加水，然后自然降溫?cái)嚢?.5 h。攪拌結(jié)束后，將粗酸倒至分液漏斗中靜置1h后分離。靜置結(jié)束后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干水份，得ɑ-溴代苯乙酸 。

2.3.2 稻豐散的制備方法

向四口瓶中內(nèi)投入大分子酸苯油、催化劑、無(wú)水乙醇，在回流狀態(tài)下，在油水分離器中不斷的分去水，反應(yīng)終點(diǎn)以基本無(wú)水生成為標(biāo)準(zhǔn)。然后經(jīng)水洗、靜置、減壓蒸餾得稻豐散原油。

2.4 分析方法

(1)苯乙酸殘留分析方法：按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/320982SFNZJT002-2015方法測(cè)定。

(2)ɑ-溴代苯乙酸分析方法：按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/320982SFNZJT002-2015方法測(cè)定。

(3)大分子酸的分析方法：按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/320982SFNZJT002-2015方法測(cè)定。

(4) 稻豐散分析方法：按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/320982SFNZJT002-2015方法測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 三氯氧磷?；瘎?duì)苯乙酸殘留的影響

用傳統(tǒng)的磷作為催化劑，不但苯乙酸不能反應(yīng)完全，殘留量較大(≧3%)，溴素的消耗量也較大，并且直接帶至稻豐散原油中，成為苯乙酸乙酯雜質(zhì)，最終影響稻豐散的含量與收率。而三氯氧磷作酰化劑可以將苯乙酸殘留降至0.1%以下，不但提高了苯乙酸的轉(zhuǎn)化率，還提高了ɑ-溴代苯乙酸的含量，苯乙酸殘留實(shí)驗(yàn)對(duì)照如圖2。

圖2 三氯氧磷?；c磷催化苯乙酸殘留對(duì)比圖

3.2 溴素用量對(duì) ɑ-溴代苯乙酸含量的影響

當(dāng)苯乙酸被三氯氧磷完全?；螅谔囟ǖ臏囟认碌稳脘逅?，溴素將ɑ位上的氫原子取代，得到ɑ-溴代苯乙酰溴，然后再加水蒸餾后得到固體ɑ-溴代苯乙酸，溴素用量與ɑ-溴代苯乙酸含量對(duì)比見(jiàn)下表1。

表1 溴素用量與ɑ-溴代苯乙酸含量對(duì)照表

從上表數(shù)據(jù)可以看出：用三氯氧磷作為?；瘎瑢?duì)苯乙酸和溴素的用不同的物質(zhì)的量比做了4組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)苯乙酸和溴素的物質(zhì)的量比為1∶1.15時(shí)，ɑ-溴代苯乙酸含量可達(dá)98%以上。而用磷作為催化劑時(shí)，苯乙酸和溴素的物質(zhì)的量比為1∶1.37時(shí)，ɑ-溴代苯乙酸含量最高只可達(dá)95.9%。

3.3 ɑ-溴代苯乙酸含量對(duì)稻豐散含量的影響

用高含量的ɑ-溴代苯乙酸與O,O二甲基二硫代鈉鹽反應(yīng)，可得到相對(duì)應(yīng)的高含量大分子酸，而低含量的大分子酸與O,O二甲基二硫代鈉鹽相對(duì)應(yīng)的低含量大分子酸，大分子酸與無(wú)水乙醇在催化劑的作用下反應(yīng)得稻豐散粗品，稻豐散粗品蒸去溶劑后得稻豐散原油。本實(shí)驗(yàn)主要考查不同含量ɑ-溴代苯乙酸與同批次的O,O二甲基二硫代鈉鹽及同批次的無(wú)水乙醇反應(yīng)后稻豐散原油的含量、收率情況，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

表2 三氯氧磷?；c磷作催化劑合成得到稻豐散原油的含量、收率對(duì)比

從表2數(shù)據(jù)可以看出：(1)隨著ɑ-溴代苯乙酸含量的升高，中間體大分子酸含量在逐漸升高，稻豐散原油的含量在逐漸增加；(2)三氯氧磷作催化劑比磷作催化劑合成得到的稻豐散原油含量和收率平均高5%以上。

3.4 三氯氧磷?；≡嚬に噮?shù)車間試生產(chǎn)情況

根據(jù)小試驗(yàn)證得出的工藝參數(shù)，在大生產(chǎn)中進(jìn)行3批試生產(chǎn)驗(yàn)證，以三氯氧磷為?；瘎?，苯乙酸與溴素的用量按物質(zhì)的量配比1∶1.15制備ɑ-溴代苯乙酸→大分子酸→稻豐散原油。從表3的數(shù)據(jù)可以看出：稻豐散原油的含量與收率基本與小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，平均含量95.36%，平均收率94.88%。

表3 三氯氧磷酰化工藝用于車間試生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

本文采用三氯氧磷作為催化劑合成 ɑ-溴代苯乙酸作為關(guān)鍵改進(jìn)工藝過(guò)程，與用磷作催化劑合成 ɑ-溴代苯乙酸作對(duì)照工藝，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將每一步的合成步驟仔細(xì)的分析對(duì)比，特別是采用改進(jìn)工藝在原材料苯乙酸的轉(zhuǎn)化率實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多批重復(fù)的驗(yàn)證，苯乙酸的殘留含量由3.6%降低到0.1%以下，這樣使得產(chǎn)品中雜質(zhì)苯乙酸乙酯的含量大大降低，提高了稻豐散原油的含量和收率，得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(1)原料溴素的噸消耗從1000 t下降至700 t。(2)稻豐散原油的含量和收率從90%提高至95%，含量與收率在原來(lái)基礎(chǔ)上提高了5%，大大降低原材料的消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。(2)將小試實(shí)驗(yàn)取得的工藝參數(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行驗(yàn)證，其大生產(chǎn)驗(yàn)證結(jié)果基本與小試實(shí)驗(yàn)一致。