莎稗磷合成方法研究

吳興業(yè)，王崇磊，焦 團(tuán)

（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；3連云港節(jié)約能源監(jiān)察中心，江蘇 連云港 222000）

莎稗磷合成方法研究

吳興業(yè)1，王崇磊2，焦 團(tuán)3

（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；3連云港節(jié)約能源監(jiān)察中心，江蘇 連云港 222000）

介紹一種合成除草劑莎稗磷的方法，以對氯苯胺和氯代異丙烷為起始原料，經(jīng)烷基化制成中間體4-氯-N-異丙基苯胺，再經(jīng)?；瞥芍虚g體2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺，最后經(jīng)縮合反應(yīng)制得莎稗磷原藥，反應(yīng)總收率可達(dá)65%以上，產(chǎn)品純度為95%以上

莎稗磷；烷基化；酰化；縮合

前言

莎稗磷，化學(xué)名稱S-4-氯-N-異丙基苯胺基甲?；谆鵒,O-2-二甲基二硫代磷酸酯，是由安萬特公司開發(fā)的硫代磷酸酯類除草劑，藥劑通過根系吸收，傳導(dǎo)至幼芽或葉片，使植株生長受抑制，顏色轉(zhuǎn)為深綠，有時(shí)脫色，停止生長，最后枯死。用于防除稻田單子葉雜草，如稗草、異型莎草、碎米莎草、鴨舌草、牛毛草、節(jié)節(jié)草、飄拂草等。目前國內(nèi)外的合成路線主要有：一是以對氯苯胺與溴代異丙烷為起始原料，經(jīng)烷基化制得4-氯-N-異丙基苯胺，再與氯乙酰氯經(jīng)?；⒖s合制得產(chǎn)品莎稗磷[1，4]；二是以對硝基苯胺與丙酮在通氫氣的條件下[2]、在一定壓力下進(jìn)行烷基化反應(yīng)制得4-氯-N-異丙基苯胺，再與氯乙酰氯經(jīng)?；⒖s合制得產(chǎn)品莎稗磷；三是對氯苯胺與異丙醇在固體催化劑作用下，在一定壓力條件下進(jìn)行烷基化反應(yīng)制得4-氯-N-異丙基苯胺，再與氯乙酰氯經(jīng)?；⒖s合制得產(chǎn)品莎稗磷；三條合成路線都是先合成關(guān)鍵中間體4-氯-N-異丙基苯胺，再與氯乙酰氯進(jìn)行?；磻?yīng)合成2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺，最后2-氯 -N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺與甲基硫化物縮合得到莎稗磷產(chǎn)品。本次試驗(yàn)以對氯苯胺與氯代異丙烷為起始原料在一定溫度及壓力條件下經(jīng)烷基化制得4-氯-N-異丙基苯胺，再與氯乙酰氯經(jīng)?；频?、縮合制得產(chǎn)品莎稗磷，具有原料易得、價(jià)格便宜、成本低，操作簡便、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

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)格或含量如表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烷基化反應(yīng)

（2）酰化反應(yīng)

1.2.2 縮合

1.3 儀器與試劑

LC-20A高效液相色譜儀、GC-2010氣相色譜儀、恒壓漏斗、玻璃壓力反應(yīng)瓶（YSS-ACEB）、四口玻璃反應(yīng)瓶、電加熱套、球型冷凝器、接收瓶、吸收瓶、真空泵、真空干燥箱、溫度計(jì)、pH測量儀等。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 烷基化

將氯代異丙烷加入玻璃壓力反應(yīng)瓶中，在攪拌下將融化的對氯苯胺130.1g（1.0mol）加入反應(yīng)瓶中，加完后密閉反應(yīng)瓶，開啟加熱系統(tǒng)緩慢升溫、保持溫度在90～110℃、壓力在0.3MPa保溫反應(yīng)4 h；

保溫反應(yīng)結(jié)束，泄壓放空，向反應(yīng)瓶中滴加配好的20%氫氧化鈉水溶液，滴加過程要不斷測pH值，當(dāng)pH達(dá)到8～9時(shí)，停止加液堿，攪拌30min如pH保持不變，停攪拌靜止30min、分去下層廢堿液層；然后再水洗一次。

水洗結(jié)束，進(jìn)行負(fù)壓蒸餾，控制真空度在-0. 095MPa，收集105～115℃餾份得到無色透明液體約160g，即為4-氯-N-（異丙基）苯胺，經(jīng)氣相色譜分析[3]含量≥97.0%，收率≥92%。

1.4.2 ?；?/p>

將4-氯-N-（異丙基）苯胺69.2g（0.4mol）加入反應(yīng)瓶中，打開尾氣吸收系統(tǒng)，控制在微負(fù)壓條件下滴加氯乙酰氯，滴加溫度控制在40～50℃，滴加時(shí)間約2h，滴加結(jié)束，開始緩慢升溫至95～105℃保溫3h，脫出氯乙酰氯用于下一批試驗(yàn)；

脫溶結(jié)束降溫，當(dāng)溫度降至60℃時(shí)，向反應(yīng)瓶中加入環(huán)己烷、水，保持溫度在50℃進(jìn)行水洗，水洗至pH5-6后，分去水層；再用冰水降溫至0℃以下結(jié)晶、過濾得淡黃色晶體約88g，即為2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺，經(jīng)氣相色譜分析[3]含量≥95.0%以上，收率≥85.0%[4]。

1.4.3 縮合

向反應(yīng)瓶中加入2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺77.5g（0.3mol），甲苯，攪拌溶解后再加入三乙胺，控制溫度在20℃時(shí)，開始滴加甲基硫化物，滴加過程嚴(yán)格控制溫度在20～25℃，滴加結(jié)束后在20～25℃保溫，滴加及保溫過程中用PH計(jì)監(jiān)控pH值，保持在pH=7進(jìn)行反應(yīng)，保溫過程用氣相色譜跟蹤分析2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺轉(zhuǎn)化率，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%以上時(shí)，保溫結(jié)束，保溫時(shí)間約5h；

保溫結(jié)束，向反應(yīng)瓶中加入水進(jìn)行水洗，收集廢水回收三乙胺；對有機(jī)層再用配好的5%碳酸氫鈉水溶液洗滌至pH=7，分去水層。

水洗結(jié)束，升溫負(fù)壓脫出甲苯，甲苯基本脫出后，再向反應(yīng)瓶中加入環(huán)己烷，用冰水降溫結(jié)晶，降溫至0℃過濾，得無色晶體約96g，即為莎稗磷原藥，用液相色譜分析[5]含量≥95.0%，收率≥84.0%。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 烷基化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)主要考察了反應(yīng)溫度、壓力、對氯苯胺與氯代異丙烷用量對烷基化收率的影響。通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證，在對氯苯胺∶氯代異丙烷=1∶1.2（物質(zhì)的量比）、反應(yīng)溫度在90～110℃時(shí)，在反應(yīng)過程中壓力可穩(wěn)定控制在0.3MPa，保溫時(shí)間是4h，此時(shí)收率最高，可達(dá)到92%以上。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 烷基化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表Table 2 The alkylation results

2.2 ?；瘜?shí)驗(yàn)結(jié)果

主要考察了氯乙酰氯用量對反應(yīng)的影響。

2.2.1 氯乙酰氯用量對反應(yīng)的影響

4-氯-N-異丙基苯胺與氯乙酰氯用量進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，當(dāng)4-氯-N-異丙基苯胺∶氯乙酰氯=1∶1.25（物質(zhì)的量比）時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物含量達(dá)95%以上，收率可達(dá)85%，再增加氯乙酰氯用量，收率變化不大，反而延長脫溶時(shí)間，降低產(chǎn)物含量，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表34 -氯-N-異丙基苯胺與氯乙酰氯用量對?；磻?yīng)的影響Table 3 The effect of dosage of 4-chloro-N-isopropyl aniline and chloroacetyl chloride on the acylation

2.2.2 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

表4 ?；€(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The test results of acylation stability

實(shí)驗(yàn)采用回收氯乙酰氯套用的辦法，在第一次試驗(yàn)中采用新的氯乙酰氯，第二次試驗(yàn)使用回收的氯乙酰氯，用新的氯乙酰氯補(bǔ)齊的辦法，采用的配比為4-氯-N-異丙基苯胺∶氯乙酰氯=1∶1.25，滴加溫度40～50℃、保溫溫度95～105℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

2.3 縮合實(shí)驗(yàn)

主要考察了溫度及甲基硫化物用量對縮合反應(yīng)的影響。

2.3.1 溫度影響

對于溫度，進(jìn)行了0～40℃條件下試驗(yàn)，結(jié)果顯示，在20～25℃產(chǎn)品質(zhì)量及收率均較高，收率可達(dá)83%以上（以2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺計(jì)、下同）；溫度達(dá)到25℃以上，隨著溫度的上升，產(chǎn)品收率及質(zhì)量大幅下降。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 反應(yīng)溫度對縮合收率的影響Table 5 The effect of reaction temperature on the yield of condensation reaction

2.3.2 甲基硫化物用量對反應(yīng)的影響

表6 2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺與甲基硫化物用量對?；磻?yīng)的影響Table 6 The effect of dosage of 2-chloro-N-（4-chlorobenzene）-N-（isopropyl）acetamide and methyl sulfide on the acylation

對莎稗磷縮合實(shí)驗(yàn)，對反應(yīng)過程采用液相色譜跟蹤分析檢測2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺，結(jié)果顯示，當(dāng)2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺∶甲基硫化物=1∶1.05、反應(yīng)溫度在20～25℃、反應(yīng)體系處于pH=7時(shí)，2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺轉(zhuǎn)化率可達(dá)到98%以上，產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)95%以上，收率可達(dá)84%；再增加甲基硫化物用量，對產(chǎn)品收率影響不大，產(chǎn)品含量反而有所降低，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

2.3.3 縮合實(shí)驗(yàn)結(jié)果

綜上所述，確定莎稗磷縮合試驗(yàn)條件如下：配比依據(jù)“2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺∶甲基硫化物=1∶1.05”、反應(yīng)溫度：20～25℃、保溫時(shí)間5h，用三乙胺保持反應(yīng)體系pH=7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7可知，采用上述試驗(yàn)條件產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)95%，收率達(dá)到84%以上。

表7 莎稗磷縮合試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 7 The statistical table of anilofos condensation reaction results

3 結(jié)論

（1）本次試驗(yàn)以對氯苯胺與氯代異丙烷為起始原料經(jīng)烷基化制得4-氯-N-異丙基苯胺，再與氯乙酰氯經(jīng)?；铣?-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺，最后2-氯-N-（4-氯苯基）-N-（異丙基）乙酰胺與甲基硫化物縮合制得產(chǎn)品莎稗磷，產(chǎn)品含量可達(dá)95%以上，以對氯苯胺計(jì)收率65%以上；

該條合成莎稗磷的路線原料易得、價(jià)格便宜、成本低，反應(yīng)步驟簡便、操作簡單、反應(yīng)條件溫和、安全性較好、占用設(shè)備較少，是一條經(jīng)濟(jì)合理的路線，適合工業(yè)化生產(chǎn)；

（2）莎稗磷縮合工業(yè)化生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品顏色深、出料量少的現(xiàn)象，經(jīng)過大量的對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，主要原因是：反應(yīng)及保溫溫度高于25℃、甲基硫化物質(zhì)量不符合要求（甲基硫化物含量達(dá)不到95%，加堿后含有中性油）、反應(yīng)液pH值不是中性造成；出現(xiàn)以上原因只要嚴(yán)格控制所和溫度在20～25℃、或?qū)谆蚧镞M(jìn)行酸堿精制使質(zhì)量符合要求或調(diào)整保持縮合反應(yīng)，保溫過程pH=7，即可保持產(chǎn)品既定收率及質(zhì)量。

［1］ 劉長令．世界農(nóng)藥大全除草劑卷［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002．

［2］ 陳同明,張迎芬,宋靜德,等．N－氯乙酰基－N－異丙基－4－氯苯胺合成研究［J］．化工中間體,2007（5）:3～5．

［3］ 趙夢霞．4－氯－N－異丙基苯胺和N－a－氯乙酰代－N－異丙基對氯苯胺得起相色譜分析［J］．農(nóng)藥,1991（1）:24～26．

［4］ 邵志武．除草劑莎稗磷的研究［J］．農(nóng)藥,1989（3）:7～8．

［5］ 張耀,劉琦．莎稗磷的正相高壓液相色譜分析［J］．農(nóng)藥,1992（2）: 24～26．

Study on the Synthesis of Anilofos

WU Xing-ye1,WANG Chong-lei2and JIAO Tuan3
（1.Lianyungang Dead Sea Bromine Co.,Ltd.,Lianyungang,222000,China;2.Lianyungang Energy Saving Technology Service Center,Lianyungang, 222000,China;3.Lianyungang Energy Saving Inspection Center,Lianyungang,222000,China）

s:The parachloroaniline and isopropyl chloride is used as the raw materials to synthesize anilofos which is a kind of herbicide.Firstly the raw materials will be alkylated to prepare the intermediate 4-chloro-N-isopropyl aniline,and then it is acylated to form the intermediate 2-chloro-N-（4-chlorobenzene）-N-（isopropyl）acetamide,and finally the technical material anilofos is obtained after condensation reaction.The total reaction yield reaches 65%or more,and the product purity will be more than 95%.

Anilofos;alkylation;acylation;condensation reaction.

TQ457.2

B

1001-0017（2015）01-0077-04

2014-11-02

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。E-mail:wxy000509@sina.cn