高效低毒殺菌劑苯醚甲環(huán)唑新工藝研究

何永利，周 煒，陶亞春

（江蘇七洲綠色化工股份有限公司，張家港 215621）

1 概 述

苯醚甲環(huán)唑是一種廣譜的三唑類殺菌劑，是甾醇脫甲基化抑制劑，具有高效、安全、低毒等特點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)廣泛用作糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的種子處理和葉面噴霧防治真菌病害。截至2019年6月底，我國批準(zhǔn)登記使用的三唑類殺菌劑中苯醚甲環(huán)唑登記作物種類最多，多達(dá)46種，主要包括水稻、小麥、玉米、花生、大豆等。苯醚甲環(huán)唑高效、低毒、化學(xué)穩(wěn)定性高、殺菌廣譜而成為國內(nèi)外農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)爭相開發(fā)的明星產(chǎn)品。

2 合成方法

2.1 國內(nèi)主要的合成路線

目前國內(nèi)主要的合成路線如下：以對氯苯酚和間二氯苯為起始原料，經(jīng)過醚化、?；h(huán)合、溴化、縮合得到苯醚甲環(huán)唑粗品，再經(jīng)過精制得到苯醚甲環(huán)唑原藥。該工藝路線長，操作復(fù)雜，副產(chǎn)物多，給生產(chǎn)帶來極大的困難。具體反應(yīng)方程式如下：

圖1 國內(nèi)主要合成苯醚甲環(huán)唑的路線

其中兩步反應(yīng)有大量的副反應(yīng)產(chǎn)生：

醚化反應(yīng)：

圖2 合成苯醚甲環(huán)唑路線中的醚化反應(yīng)

縮合反應(yīng)：

圖3 合成苯醚甲環(huán)唑路線中的縮合反應(yīng)

其中醚化反應(yīng)收率為88%，主要雜質(zhì)為三苯醚，含量約10%；縮合反應(yīng)收率為83%，主要雜質(zhì)為三唑類異構(gòu)體，含量約15%。這兩個(gè)雜質(zhì)的產(chǎn)生直接影響總收率很難有所提高，目前國內(nèi)該工藝的總收率約為65%左右。同時(shí)為了去除這兩個(gè)雜質(zhì)給生產(chǎn)帶來了很大的困難，國內(nèi)在去除三唑類異構(gòu)體上做了大量的工作，主要是通過精制去除異構(gòu)體。目前主要方案有兩種，一是成鹽法，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢鹽；二是蒸餾法，該工藝溫度特別高，約300℃，存在很大的安全隱患。這兩個(gè)關(guān)鍵問題也抑制產(chǎn)能的提高，國內(nèi)廠家的產(chǎn)量普遍都不是很大。

2.2 改進(jìn)的綠色經(jīng)濟(jì)路線

經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)資料和工藝探索，開發(fā)了一條全新的工藝路線。通過大量的小試研究和工藝優(yōu)化，簡化了操作流程，有效地控制副反應(yīng)的發(fā)生，總收率也得到很大的提高，為工業(yè)化提供了一條綠色經(jīng)濟(jì)的合成路線。

具體合成路線如下：

圖4 合成苯醚甲環(huán)唑的綠色經(jīng)濟(jì)路線

工藝描述如下：

間二氯苯和乙酰氯在三氯化鋁催化的條件下合成2,4-二氯苯乙酮，2,4-二氯苯乙酮再和1,2-丙二醇環(huán)合合成縮酮，縮合、溴化得到溴縮酮，溴縮酮和三氮唑親核取代反應(yīng)得到甲環(huán)唑中間體，再和對氯苯酚發(fā)生醚化反應(yīng)得到苯醚甲環(huán)唑粗品，經(jīng)過精制即可得到苯醚甲環(huán)唑原藥。

在該合成工藝中，只有溴縮酮和三氮唑反應(yīng)時(shí)會(huì)有少量的副反應(yīng)產(chǎn)生，異構(gòu)體含量約為6%。由于甲環(huán)唑和甲環(huán)唑異構(gòu)體沸點(diǎn)低，很容易通過蒸餾去除。副反應(yīng)方程式如下：

圖5 綠色經(jīng)濟(jì)合成路線中的副反應(yīng)

合成步驟如下：

2.2.1 環(huán)合、溴化反應(yīng)

將 2,4-二氯苯乙酮（1.0 mol）、1,2-丙二醇（1.0 mol）和對甲基苯磺酸（0.01 mol）溶于甲苯（200 g）中，加熱回流分水?；亓? h后，補(bǔ)加1,2-丙二醇（0.3 mol），繼續(xù)回流分水，反應(yīng)1 h后結(jié)束，降溫至30℃，滴加液溴（1.0 mol），開始滴加約0.2 mol時(shí)，停止滴加，待顏色變淺后，繼續(xù)滴加剩余的液溴，滴加完，繼續(xù)反應(yīng)1 h。反應(yīng)結(jié)束后，加水水洗至中性，脫溶回收甲苯，得到溴縮酮331 g，含量96%，收率97.5%。

2.2.2 縮合反應(yīng)

將三氮唑（1.05 mol）和氫氧化鉀（1.1 mol）溶于甲苯（200 g）中，回流分水。反應(yīng)2 h后，將溴縮酮（331 g,0.975 mol）加入上述反應(yīng)液中，蒸出甲苯，加入DMF（500 g），加熱至150℃，反應(yīng)4 h。反應(yīng)結(jié)束后，過濾得到溴化鉀，濾液減壓蒸出DMF，即得到甲環(huán)唑粗品。該粗品經(jīng)過短程蒸餾即可得到甲環(huán)唑（293 g，含量96%，收率92%）。

2.2.3 醚化精制反應(yīng)

將對氯苯酚（1.0 mol）和氫氧化鉀（1.05 mol）溶于甲苯（200 g）中，回流分水。反應(yīng)2 h后，將甲環(huán)唑（293 g，0.9 mol）加入上述反應(yīng)液中，蒸出甲苯，加入DMF（500 g），加熱至150℃，反應(yīng)4 h。反應(yīng)結(jié)束后，過濾得到氯化鉀，濾液減壓蒸出DMF，得到苯醚甲環(huán)唑粗品。將粗品加入甲苯溶解后，水洗，分層，再經(jīng)過脫溶得到苯醚甲環(huán)唑半成品377 g，加入異丙醇重結(jié)晶即可得到苯醚甲環(huán)唑濕品，經(jīng)過干燥后得到苯醚甲環(huán)唑成品（350 g，含量97.5%，收率93.4%）。3步總收率為84%。

3 總 結(jié)

綜上所述，本文開發(fā)了一條合成苯醚甲環(huán)唑的新工藝，該工藝以間二氯苯為起始原料，經(jīng)過付克反應(yīng)、環(huán)合、溴化、親核取代及醚化5步反應(yīng)得到苯醚甲環(huán)唑粗品，再經(jīng)過后處理、重結(jié)晶等工序便可得到苯醚甲環(huán)唑原藥。整個(gè)合成工藝較原有工藝有了較大的改善，避免了兩步副反應(yīng)的產(chǎn)生，總收率有了大幅提高，總收率由70%提高至84%。該工藝在提高收率的同時(shí)，也簡化產(chǎn)品的后處理步驟。傳統(tǒng)工藝采用化學(xué)法去除異構(gòu)體，新工藝可采用蒸餾法去除異構(gòu)體，故綠色環(huán)保，效率高。該工藝有利于推動(dòng)苯醚甲環(huán)唑生產(chǎn)工藝技術(shù)的提高。