高含量噠螨靈原藥合成研究

吳興業(yè)，王崇磊

（1.連云港死海溴化物有限公司，江蘇 連云港 222000；2.連云港節(jié)約能源技術(shù)服務(wù)中心，江蘇 連云港 222000）

高含量噠螨靈原藥合成研究

吳興業(yè)1，王崇磊2

（1.連云港死海溴化物有限公司，江蘇 連云港 222000；2.連云港節(jié)約能源技術(shù)服務(wù)中心，江蘇 連云港 222000）

以叔丁基肼水溶液、糠氯酸為原料，在甲苯做溶劑、冰乙酸做催化劑條件下經(jīng)成腙、閉環(huán)、脫溶，然后在水相結(jié)晶制得高含量2-叔丁基-4,5-二氯-3（2H）-噠嗪酮（以下簡稱噠嗪酮）；噠嗪酮再與對(duì)叔丁基芐硫醇在甲醇做溶劑的條件下經(jīng)縮合、脫甲醇、水相結(jié)晶制得高含量噠螨靈原藥。反應(yīng)具有操作穩(wěn)定、收率高的優(yōu)點(diǎn)，縮合反應(yīng)在低溫下進(jìn)行，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量及收率；噠螨靈在一定濃度的稀堿水溶液中結(jié)晶，其含量可達(dá)到96%以上。該方法具有產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

成腙；閉環(huán)；噠嗪酮；縮合；高含量；噠螨靈原藥

前言

噠螨靈，化學(xué)名稱2-叔丁基-5-（4-叔丁基芐硫基）-4-氯噠嗪-3-（2H）酮，是一種廣譜、高效的觸殺性殺螨劑，對(duì)整個(gè)生育階段的卵、幼螨、若螨和成螨均有效，觸殺性強(qiáng)，無內(nèi)吸、傳導(dǎo)和薰蒸作用，殘效期長，與常用殺螨劑無交互抗性。主要用于柑桔、蘋果、棉花、梨、葡萄、蕃茄、茶、黃瓜、西瓜等作物。目前噠螨靈合成路線主要有兩條：一是以對(duì)叔丁基氯芐為原料的合成路線[1～2]，該路線工藝復(fù)雜、收率較低、生產(chǎn)成本高；二是以對(duì)叔丁基芐硫醇為原料的合成路線[3]，該路線收率較高、質(zhì)量相對(duì)較好。根據(jù)相關(guān)報(bào)道及對(duì)生產(chǎn)廠家了解，目前這兩條路線都存在以下問題：一是中間體噠嗪酮質(zhì)量不高，質(zhì)量控制在95%左右，有的廠家甚至在噠嗪酮苯油脫溶后直接加溶劑甲醇配成溶液用于噠螨靈縮合中使用；二是噠螨靈原藥在溶劑中結(jié)晶，結(jié)晶出的原藥含量可達(dá)95%以上，但有5%～10%的噠螨靈殘留在溶劑中，這部分原藥質(zhì)量差，使用殘留高、危害大（有的廠家直接做為危廢處理，造成生產(chǎn)成本高）。我們?cè)诓殚喆罅课墨I(xiàn)后，充分了解了產(chǎn)品生產(chǎn)中原料、中間體、產(chǎn)品的物化性質(zhì)，在進(jìn)行分析、歸納的基礎(chǔ)上，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，采用提高中間體質(zhì)量及在堿性溶液中結(jié)晶的辦法，合成出高質(zhì)量噠螨靈原藥。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

本次實(shí)驗(yàn)所用原料規(guī)格及含量如表1所示。

表1 原料規(guī)格及含量Table1 The specifications and contents of raw materials

1.2 反應(yīng)原理

1.2.1 噠嗪酮

（1）成腙反應(yīng)

（2）閉環(huán)反應(yīng)

1.2.2 噠螨靈縮合反應(yīng)[4]

1.3 儀器與試劑

Agilent 1100高效液相色譜儀、SP6890氣相色譜儀、熔點(diǎn)儀、恒壓漏斗、四口反應(yīng)瓶、電加熱套、球型冷凝器、接收瓶、真空泵、真空干燥箱、溫度計(jì)、pH測(cè)量儀等。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法簡述

1.4.1 噠嗪酮合成

將甲苯、冰乙酸[5]、糠氯酸加入到反應(yīng)瓶中，在室溫、攪拌下滴加40%叔丁基肼水溶液，滴加時(shí)間約30min，滴加結(jié)束，待反應(yīng)瓶內(nèi)物料溫度不再下降時(shí)，開始升溫，升溫至46～48℃保溫4h。

保溫結(jié)束，依次對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行水洗、堿洗、水洗、20%硫酸洗滌、水洗至水層pH=7，分去廢水，對(duì)有機(jī)層控制在90℃/-0.098MPa蒸餾回收甲苯。

蒸餾結(jié)束，向反應(yīng)瓶中加入5%氫氧化鈉溶液進(jìn)行攪拌、降溫結(jié)晶、抽濾，濾餅水洗至中性、烘干得噠嗪酮，含量≥99%，收率≥81%。

1.4.2 噠螨靈合成

將甲醇、噠嗪酮、對(duì)叔丁基芐硫醇加入到反應(yīng)瓶中，攪拌降溫至5℃，開始滴加27.5%甲醇鈉甲醇溶液，滴加過程控制溫度在0～15℃，滴加結(jié)束，在此溫度保溫1h。

保溫結(jié)束，控制在60℃/-0.090MPa蒸餾回收甲醇，當(dāng)蒸出甲醇量達(dá)到投入總量的90%時(shí)，停止蒸餾，向蒸餾瓶中慢慢加入稀堿溶液，并升溫至100℃攪拌10min，再降溫至40℃進(jìn)行抽濾，濾餅水洗至中性、烘干得噠螨靈原藥，含量≥96%、收率≥95%。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 噠嗪酮合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)主要考察了催化劑冰乙酸用量、糠氯酸與叔丁基肼用量、閉環(huán)溫度對(duì)噠嗪酮合成收率的影響。

（1）催化劑用量的影響

對(duì)于催化劑冰乙酸用量，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，具體如表2。

表2 催化劑冰乙酸用量對(duì)產(chǎn)品影響Table 2 The effect of the dosage of catalyst glacial acetic acid on products

從表2中可以看出，在不加催化劑時(shí)，反應(yīng)難進(jìn)行；當(dāng)糠氯酸:催化劑=1∶0.10（物質(zhì)的量比）時(shí)，收率可達(dá)80%以上（以糠氯酸計(jì)、下同）；再提高催化劑用量，對(duì)反應(yīng)沒有影響。

（2）糠氯酸與叔丁基肼用量的影響

對(duì)糠氯酸與叔丁基肼配比，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，具體如表3。

表3 糠氯酸與叔丁基肼的配比對(duì)反應(yīng)的影響Table 3 The effect of the molar ratio of mucochloric acid to tert-butylhydrazine on the reaction

從表3中可知，糠氯酸:叔丁基肼達(dá)到1∶1.02時(shí)，噠嗪酮收率可達(dá)80%以上；再提高叔丁基肼用量，對(duì)收率影響不大。

（3）溫度影響

對(duì)于閉環(huán)溫度，進(jìn)行了30～55℃條件下實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，溫度偏低反應(yīng)進(jìn)行緩慢；溫度過高收率下降；而在46～48℃，產(chǎn)品收率最高。

表4 溫度對(duì)醚化反應(yīng)收率的影響Table 4 The effect of temperature on the yield of etherification reaction

（4）穩(wěn)定性試驗(yàn)

綜上所述條件試驗(yàn)結(jié)果，確定噠嗪酮的試驗(yàn)條件如下：配比依據(jù)“糠氯酸∶叔丁基肼∶催化劑=1∶1.02∶0.1（物質(zhì)的量比）”；閉環(huán)溫度為46～48℃；保溫時(shí)間是4h。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 噠嗪酮合成穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 The testing results of the synthesis stability of pyridazinone

2.2 噠螨靈合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)主要考察了溫度、對(duì)叔丁基芐硫醇用量對(duì)反應(yīng)的影響。

（1）溫度的影響

表6 反應(yīng)溫度對(duì)縮合收率的影響Table 6 The effect of reaction temperature on the yield of condensation reaction

對(duì)于溫度，進(jìn)行了0～40℃條件下試驗(yàn)，結(jié)果顯示，在0～15℃產(chǎn)品質(zhì)量及收率均較高，收率可達(dá)95%以上（以噠嗪酮計(jì)、下同）；溫度達(dá)到20℃，隨著溫度的上升，產(chǎn)品收率及質(zhì)量有所下降，分析檢測(cè)有新的副產(chǎn)物產(chǎn)生。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

（2）對(duì)叔丁基芐硫醇用量對(duì)反應(yīng)的影響

本次噠螨靈縮合實(shí)驗(yàn)，對(duì)反應(yīng)過程采用色譜跟蹤分析檢測(cè)[6]，結(jié)果顯示，當(dāng)噠嗪酮∶對(duì)叔丁基芐硫醇=1∶1.03，且反應(yīng)體系的pH值處于8～9范圍內(nèi)時(shí)，甲醇鈉滴加結(jié)束噠嗪酮轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90%，保溫1h，噠嗪酮轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99.8%以上。

此外，如反應(yīng)體系的pH≤7，反應(yīng)料液中噠嗪酮不發(fā)生變化，反應(yīng)不進(jìn)行，需要使用甲醇鈉調(diào)整pH值至8～9，反應(yīng)方可進(jìn)行。

根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)噠嗪酮∶對(duì)叔丁基芐硫醇∶甲醇鈉=1∶1.03∶1.08時(shí)，噠嗪酮可以完全轉(zhuǎn)化，且反應(yīng)體系pH值始終處于8～9之間，可以使反應(yīng)順利進(jìn)行。

（3）穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

綜上所述實(shí)驗(yàn)條件，確定噠螨靈合成試驗(yàn)條件如下：反應(yīng)溫度：0～15℃、配比依據(jù)“噠嗪酮∶對(duì)叔丁基芐硫醇∶甲醇鈉=1∶1.03∶1.08”、保溫時(shí)間1h，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 噠螨靈縮合試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 7 The results statistical table of the pyridaben condensation reaction

3 結(jié)論

（1）噠嗪酮合成中采用叔丁基肼水溶液作原料、在酸性條件下成腙、閉環(huán)工藝，具有操作穩(wěn)定、收率高的優(yōu)點(diǎn)；避免目前采用叔丁基肼鹽酸鹽為原料，在堿性條件下成腙的不穩(wěn)定因素。

（2）噠嗪酮-甲苯溶液酸洗采用20%硫酸洗滌，可有效去除雜質(zhì)、改善苯油外觀；在5%氫氧化鈉水溶液中結(jié)晶，可使噠嗪酮含量達(dá)到99%以上。

（3）噠螨靈縮合反應(yīng)采用在低溫下進(jìn)行反應(yīng)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量及收率。

（4）噠螨靈在一定濃度的稀堿液中結(jié)晶，噠螨靈含量可達(dá)到96%以上，且可避免在溶劑甲醇中結(jié)晶造成部分產(chǎn)品溶于甲醇，給后續(xù)處理帶來困難。

（5）所用原料均為工業(yè)級(jí)的，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

［1］程霞,張一賓.噠嗪酮類殺蟲劑的研究開發(fā)狀況［J］.上?；? 2002,27（5）:23～26.

［2］孫學(xué)增.噠螨靈的一步法合成［J］.天津化工,1996（2）:26～27.

［3］朱宏慶.噠螨靈的合成研究［J］.江蘇化工,1999（3）:21～22.

［4］劉長令.世界農(nóng)藥大全殺蟲劑卷［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［5］陸坤宏.噠嗪酮合成工藝的研究［D］.南京工業(yè)大學(xué),2003.

［6］于峰.高效液相色譜測(cè)定2－特丁基－4,5－二氯－3（2H）－噠嗪酮［J］.農(nóng)藥,1997,15（3）:23～24.

Study on the Synthesis of Pyridaben Active Compound with High Content

WU Xing-ye1and WANG Chong-lei2
（1.Lianyungang Dead Sea Bromine Co.,Ltd.,Lianyungang 222000,China;2.Lianyungang Energy Saving Technology Service Center,Lianyungang 222000,China）

s:With using the tert-butylhydrazine and mucochloric acid as raw materials,the methylbenzene as solvent and the glacial acetic acid as catalyst,the 2-tert-butyl-4,5-dichloro-3（2H）-pyridazinone（hereinafter referred to as pyridazinone）with high content was got by the processes of hydrazine reaction,ring-closure reaction,desolventizing and crystallization in water.Then the pyridazinone reacted with p-tert-butyl benzyl mercaptan in methanol solution and the pyridaben active compound with high content was prepared after the processes of condensation reaction,de-methanol reaction and crystallization in water.The reaction was stable with a high yield,the condensation reaction should be carried out at low temperature which would be beneficial to improving the product’s quality and yield;The content of pyridaben could reach 96%or more after crystallizing in the diluted alkalis solution with a certain concentration.This process was suitable for industrial production which had the advantages of high quality of the product and low cost.

Hydrazine reaction;ring-closure reaction;pyridazinone;condensation reaction;high content;pyridaben active compound

TQ454.2

A

1001-0017（2014）06-0430-03

2014-07-28

吳興業(yè)（1969-），男，江蘇連云港人，工程師，主要從事農(nóng)藥生產(chǎn)和質(zhì)量管理工作。