2-氯-5-三氟甲基吡啶的大生產(chǎn)工藝研究

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）

0 引言

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

1 生產(chǎn)用原料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及包裝要求

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。

1.1 液氯

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。

1.2 氟化氫

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。

1.32-氯-5-三氟甲基吡啶

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。

1.4 四氯化碳

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。

1.5 三氯化磷

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。

2 化學(xué)反應(yīng)方程式及工藝流程

2.1 氯化

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

2.2 氟化

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 生產(chǎn)工藝流程概況

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)。

3 生產(chǎn)工藝條件及生產(chǎn)過(guò)程控制

3.1 生產(chǎn)工藝條件

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

3.2 中間產(chǎn)品檢測(cè)儀器參數(shù)

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)

4 主要原材物料的定額消耗量

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

5 結(jié)語(yǔ)

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)。