咪鮮胺原藥合成用2,4,6-三氯苯酚質(zhì)控分析研究

戚晶晶，張 明，季紅進(jìn)，阮 華，羅麗娟，王 瑩

(江蘇輝豐生物農(nóng)業(yè)股份有限公司，江蘇 大豐 224100)

1 前言

2,4,6-三氯苯酚，CAS號(hào)88-06-2，分子式C6H3Cl3O。主要用作農(nóng)藥草枯醚和咪鮮胺的中間體。也作為多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)的封閉劑[1]。

我國(guó)2,4,6-三氯苯酚的生產(chǎn)始于上世紀(jì)70年代，主要是為了滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)除草劑草枯醚生產(chǎn)的要求，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)都自行生產(chǎn)2,4,6-三氯苯酚用于生產(chǎn)草枯醚[2]。因該農(nóng)藥中含有較大量的二噁英類(lèi)物質(zhì)，日本等國(guó)已經(jīng)相繼禁用[3]。

1996年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)咪鮮胺先后在江蘇新沂和南通投產(chǎn)，大量需要純度較高的2,4,6-三氯苯酚，促進(jìn)了我國(guó)的2,4,6-三氯苯酚生產(chǎn)技術(shù)水平的提高和發(fā)展。傳統(tǒng)的2,4,6-三氯苯酚的生產(chǎn)方法有苯酚深度氯化法和混合氯代酚氯化法兩種。深度氯化法以苯酚作為原料，經(jīng)氯氣深度氯化制得2,4,6-三氯苯酚?；旌下却勇然ǘ嘁员椒勇然s提取對(duì)氯苯酚后的混合氯代酚為原料，進(jìn)行進(jìn)一步氯化提純后得到2,4,6-三氯苯酚，產(chǎn)品中主要含有鄰氯苯酚、2,4-二氯苯酚和2,6-二氯苯酚[4]。

2015年，連云港致誠(chéng)化工有限公司公開(kāi)了一種2,4,6-三氯苯酚的合成方法，以苯酚為原料，以巰基乙胺為催化劑氯化生成三氯苯酚粗品，而后通過(guò)結(jié)晶得到目標(biāo)產(chǎn)物。該發(fā)明在反應(yīng)中使用了催化劑巰基乙胺，巰基乙胺具有定位作用，使反應(yīng)產(chǎn)生的2,3,6-三氯苯酚和2,4,5-三氯苯酚減少，使得合成2,4,6-三氯苯酚的總收率在96%以上；在粗品結(jié)晶過(guò)程中采用發(fā)汗結(jié)晶，使得2,4,6-三氯苯酚的純度在99.3%以上；對(duì)環(huán)境更友好、更安全，達(dá)到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[1]。

根據(jù)上述2,4,6-三氯苯酚生產(chǎn)工藝，可以初步推斷影響2,4,6-三氯苯酚產(chǎn)品質(zhì)量的因素主要是原料中的雜質(zhì)和氯化反應(yīng)中的副反應(yīng)產(chǎn)物。原料氯氣中可能對(duì)最終產(chǎn)品造成影響的雜質(zhì)為溴，副反應(yīng)產(chǎn)物包括2,4-二氯苯酚、2,6-二氯苯酚、2,4,5-三氯苯酚、2,3,6-三氯苯酚、2,3,4,6-四氯苯酚、一溴二氯苯酚等。目前有關(guān)2,4,6-三氯苯酚及其有機(jī)雜質(zhì)氣相色譜分析方法尚未見(jiàn)任何公開(kāi)報(bào)道。本文采用毛細(xì)管柱氣相色譜法對(duì)2,4,6-三氯苯酚的純度及其有機(jī)雜質(zhì)的含量進(jìn)行了分析，采用峰面積歸一化法定量。開(kāi)發(fā)測(cè)定方法的同時(shí)，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)2,4,6-三氯苯酚中的有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行了定性。本方法操作簡(jiǎn)便，可以準(zhǔn)確地反映2,4,6-三氯苯酚產(chǎn)品的組成，有助于生產(chǎn)企業(yè)控制產(chǎn)品質(zhì)量。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試劑和溶液 乙酸乙酯(分析純)；2,4,6-三氯苯酚樣品。

2.2 儀器 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：Agilent 7890A-5975C，G4513A自動(dòng)進(jìn)樣器；氣相色譜儀：Agilent 7890B，帶氫火焰離子化檢測(cè)器，G4513A自動(dòng)進(jìn)樣器；色譜柱：Agilent DB-1 長(zhǎng)60m，內(nèi)徑320μm，膜厚5μm，部件號(hào)：123-1065；微量注射器，10μL。

2.3 氣相色譜操作條件 柱溫：50℃-2min-15℃/min-250℃-40min；進(jìn)樣口溫度：250℃；檢測(cè)器溫度：280℃；恒定流量：0.8mL/min(Helium)；分流比：7:1；進(jìn)樣量：1μL；空氣流量：300mL/min；H2流速：30mL/min；尾吹流速：25mL/min(Helium)。

2,4,6-三氯苯酚及其有機(jī)雜質(zhì)氣相色譜圖(圖1)。

2.4 測(cè)定步驟

2.4.1 測(cè)定 稱(chēng)取200mg左右三氯苯酚樣品于10mL容量瓶中，用乙酸乙酯稀釋定容至刻度，搖勻后，將樣品溶液轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣瓶中。開(kāi)啟氣相色譜儀，待儀器各項(xiàng)操作條件穩(wěn)定后，進(jìn)試樣溶液，待出峰完畢后，用色譜工作站進(jìn)行結(jié)果處理。

2.4.2 計(jì)算 2,4,6-三氯苯酚的純度及各有機(jī)雜質(zhì)的含量以ωi計(jì)，數(shù)值用%表示，按式(1)計(jì)算：

(1)

式中：Ai——各組分的峰面積數(shù)值；∑Ai——各組分的峰面積數(shù)值的總和。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜條件的選擇 由于2,4,6-三氯苯酚產(chǎn)品中含有多種不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)雜質(zhì)，其中還有一些同分異構(gòu)體，如2,4-二氯苯酚與2,6-二氯苯酚，2,4,5-三氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚和2,3,6-三氯苯酚，其中以2,4,5-三氯苯酚和2,4,6-三氯苯酚最難分離。本研究嘗試使用了DB-1、HP-5、HP-50+等多種不同固定液的毛細(xì)管色譜柱，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DB-1與上述色譜柱比較，可以將2,4,6-三氯苯酚及其有機(jī)雜質(zhì)很好地分離，峰型對(duì)稱(chēng)，基線(xiàn)平穩(wěn)，可以得到滿(mǎn)意的分析結(jié)果。因此，本方法最終采用DB-1作為分析用色譜柱。

3.2 有機(jī)雜質(zhì)的定性 2,4,6-三氯苯酚中含有多種有機(jī)雜質(zhì)，本方法采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)2,4,6-三氯苯酚產(chǎn)品進(jìn)行了定性分析，對(duì)2,4,6-三氯苯酚中含量在0.001%以上的雜質(zhì)進(jìn)行了定性。通過(guò)此項(xiàng)工作，可以對(duì)2,4,6-三氯苯酚產(chǎn)品中的雜質(zhì)組成有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，也有助于企業(yè)制定符合咪鮮胺原藥生產(chǎn)用三氯苯酚質(zhì)量指標(biāo)并進(jìn)行控制。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀操作條件進(jìn)樣量：2μL；進(jìn)樣口溫度：250℃；分流比：10:1；柱溫：50℃(2min)-15℃/min-250℃(40min)；恒定流量：0.8mL/min(Helium)；傳輸線(xiàn)溫度：280℃；溶劑延遲：15min；全掃描(Scan)范圍：20～300amu；電子轟擊源(EI)：70eV；離子源溫度：230℃；四級(jí)桿溫度：150℃。

本研究使用氣相色譜質(zhì)譜法對(duì)2,4,6-三氯苯酚中的有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行了分離，總離子流圖(圖2)。通過(guò)比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NIST譜庫(kù)，確定了其中主要的6種有機(jī)雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜圖定性結(jié)果(圖3～8)。

圖3 2,4-二氯苯酚質(zhì)譜圖圖4 2,6-二氯苯酚質(zhì)譜圖圖5 2,4,5-三氯苯酚質(zhì)譜圖圖6 2,3,6-三氯苯酚質(zhì)譜圖圖7 4-溴-2,5-二氯苯酚質(zhì)譜圖圖8 2,3,4,6-四氯苯酚質(zhì)譜圖

3.3 定量方法的選擇 理論上采用校正峰面積歸一化法對(duì)2,4,6-三氯苯酚及其有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行定量，結(jié)果的準(zhǔn)確性要優(yōu)于峰面積歸一化法。但是，兩者比較而言，校正峰面積歸一化法在使用中存在一些問(wèn)題。首先，2,4,6-三氯苯酚中含有的有機(jī)雜質(zhì)較多，使用校正峰面積歸一化法進(jìn)行定量，需要定期運(yùn)行雜質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液，檢查各雜質(zhì)的響應(yīng)因子有無(wú)變化，無(wú)疑會(huì)增加檢測(cè)的成本。其次，高純度樣品采用校正峰面積歸一化法沒(méi)有必要。目前，隨著工藝水平的提高，2,4,6-三氯苯酚產(chǎn)品的純度已經(jīng)很高，基本上都能夠達(dá)到99%以上，如此高純度的產(chǎn)品使用校正峰面積歸一化法進(jìn)行定量對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性提高意義不大。綜合以上兩點(diǎn)原因，本方法采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量，既能夠保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，又大大提高了樣品檢驗(yàn)的工作效率。

3.4 分析方法的精密度 選擇同一樣品，在本方法的試驗(yàn)條件下，重復(fù)進(jìn)樣6次計(jì)算2,4,6-三氯苯酚純度及其有機(jī)雜質(zhì)的含量，結(jié)果(表1)。

表1 2,4,6-三氯苯酚氣相色譜法精密度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

由以上測(cè)定結(jié)果的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，采用毛細(xì)管柱氣相色譜法，在DB-1色譜柱上，用峰面積歸一化法定量，可以完成對(duì)2,4,6-三氯苯酚純度及其有機(jī)雜質(zhì)含量的測(cè)定，對(duì)咪鮮胺原藥合成用的2,4,6-三氯苯酚的篩選具有指導(dǎo)意義。本試驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)便，精密度高，符合企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制的要求。