禾草灵合成新工艺
2011-11-06李文箐李文滟
李文箐,李文滟
(禾友农药有限责任公司, 黑龙江 鹤岗 154101)
禾草灵合成新工艺
李文箐,李文滟
(禾友农药有限责任公司, 黑龙江 鹤岗 154101)
禾草灵是一种高效、安全的化学除草剂。禾草灵老工艺的各步反应没有中控手段和分离措施,只能生产质量分数为50%~60%的禾草灵二甲苯溶液, 产品收率36%,杂质含量高,外观呈焦油状。新工艺增加了中控监测和分离措施,并采用硫酸二甲酯甲基化工艺替代甲醇酯化,w(禾草灵原药)≥95%,w(水)≤1%,w(禾草灵酸)≤2%,w(其他杂质)≤2%,产品收率达到60%。
禾草灵; 除草剂; 合成新工艺
禾草灵是西德赫斯特公司20世纪70年代研制成功的芳氧羧酸类除草剂。主要用于小麦、大豆等田间除草,对防除恶性杂草野燕麦有特效。国内外需求量很大。由于当时生产工艺较落后,产品质量差、收率低、远远达不到国际标准。限制了该产品的发展。禾友农药有限责任公司通过实验研究,吸取先进的技术,最终优选出一条最佳的工艺路线,新工艺提高了产品质量、将产品的各项指标均达到甚至超过国际先进水平,达到了出口标准。并经小试、中试扩大到大规模工业化生产。
1 禾草灵的性质
中文通用名称:禾草灵,其它名称:伊洛克桑禾草除、苯氧醚。禾草灵结构式如下:
禾草灵是选择性叶面处理剂,可被植物根、茎、叶吸收,只能局部内吸,体内传导性差。其主要作用部位在分生组织,药剂在生长点越多,防治效果越高。主要用于麦类、大豆、花生、油菜等作物田防治禾本科杂草,对野燕麦,稗草,蟋蟀草,牛毛草,看麦粮,宿根高粱,马唐和狗尾巴草等均有效果。
2 禾草灵合成工艺
禾草灵合成工艺路线见图1。
图1 禾草灵合成工艺路线简图Fig.1 Synthesis route diagram of diclofop
3 禾草灵工艺探讨
3.1 禾草灵新老工艺简介
(1)禾草灵原工艺是从除草醚出发经还原、成盐、重氮化、水解、综合、酸化、甲醇酯化,而制得禾草灵粗品,中间无任何中控手段和分离措施,经脱溶而直接配制乳油,产品杂质多、外观及流动性极差、产品收率低、产品收率以胺计36%。
(2)禾草灵新工艺也从除草醚出发,经还原、成盐(加中间控制)、重氮化、水解、缩合、结晶,并采用国外先进工艺用硫酸二甲酯甲基化制得的粗品禾草灵原药,再经重结晶,而制得精品禾草灵原药,经配制而制得28%乳油。产品收率以胺计60%以上。
反应化学方程式:
第1步:还原反应:2,4-二氯苯氧基苯胺的合成;
第2步:重氮化、水解反应: 2,4-二氯苯氧基苯酚的合成;
第3步:氯化反应:а-氯代丙酸的合成;
第4步:缩合反应: 2,4-二氯苯氧基丙酸钠的合成;
第5步:新工艺禾草灵的合成:甲基化反应;
老工艺禾草灵的合成:酯化反应:
3.2 禾草灵新工艺优与老工艺的探讨
(1)原工艺重氮化反应过程中成盐不彻底只有60%~80%,而改造后的新工艺,改变了胺的分析方法,增加了中控手段,使胺成盐率达98%以上,大大降低了副反应,提高了收率。
(2)原工艺水解反应前期是在不能保证酸性条件下,进行水解,不符合反应机理,副反应增加,稳定性差,收率低,酚含量 6%~17%;改造后的新工艺为水解创造了酸性条件,稳定了最佳反应温度,保证了水解反应的正常进行,减少了副反应,使收率提高了20%,且酚含量稳定在16%~18%。
(3)原工艺水解反应时间为8 h,改造后缩短到5 h,比原工艺缩短1/3时间,大大提高了生产效率,降低了成本。
(4)新工艺水解产物苯氧基苯酚中杂质含量比原工艺杂质含量降低40%~50%。
(5)原禾草灵合成工艺是由缩合、酸化、甲醇酯化,在一个反应釜中进行,无中控手段和分离措施,游离酚8%左右,亦无法解决以致造成由水解、缩合、酯化副反应所生成的杂质富集在一起无法分离,质量极差,无法保证,收率极低。
(6)改造后的新工艺,缩合后不经酸化,采取中控分析合格后进入结晶工段分离中间体,由原来收率 30%~60%,提高到 75%,通过结晶不仅把大量杂质分离去,又可从母液中回收苯氧基羧酸85%。
(7)原酯化工艺是采用甲醇与苯氧基羧酸反应合成禾草灵,此反应是可逆反应,收率只能达到 80%,同时甲醇投入量是理论量的10倍,甲醇耗量大,回收甲醇含水量2%~3%,达不到酯化要求,无法套用。
(8)改造后的新工艺采用国处先进的甲基化工艺,用硫酸二甲酯替代甲醇酯化,反应是不可逆的,反应彻底,收率可达 95%~98%,可比甲醇酯化降低成本70%。
(9)原工艺只能生产50%~60%的禾草灵二甲苯溶液,杂质含量高,外观呈焦油状;新工艺可生产95%以上禾草灵原药,达到及超过了西德赫斯特所提供的样品技术指标。
4 结 论
(1)禾草灵新工艺得到的禾草灵收率以胺计为60%以上,内在质量、外观颜色,达到了西德赫斯特公司所生产的产品水平,达到了出口标准。
(2)依据小试条件,进行中试,取得了与小试产品质量相同,收率相同的结果,最终大生产取得成功,并成功地装备了300 t/a禾草灵原药新工艺装置,此新工艺装置荣获“省科学技术进步一等奖”。产品远销澳大利亚等国家。
(3)新工艺生产的禾草灵产品质量比原工艺生产出的禾草灵产品质量高,成本低,取得了显著的经济效益和社会效益。
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[5] 刘长令.除草剂研究开发的新进展和发展趋势[J].精细与专品, 2000,17(1):6-9.
A New Synthesis Process of Diclofop
LI Wen-qing, LI Wen-yan(HeYou pesticide Co.,Ltd.,Heilongjiang Hegang 154101,China)
Diclofop-methyl is an efficient, safe chemical herbicide. There are not control means and separation measures for each steps in old diclofop synthesis process , so the process can only produce 50%~60% (mass fraction ) diclofop xylene solution, the product yield can only reach 36%, impurity content is also high. The new process added control means and separation measures,and dimethyl sulfate methylation was used to replace methanol esterification process. The results show thatw(diclofop TC)≥95%,w(water) ≤1%, diclofop acid≤2%, other impurities≤2%, yield can reach 60%.
Diclofop; Herbicide; New synthesis technology
TQ 314.255
A
1671-0460(2011)03-0317-02
2010-12-27
李文箐,女,工程师,黑龙江鹤岗人,毕业于哈尔滨市化工医药职工大学化工工艺专业,从事农药技术管理与新产品开发工作。E-mail:lwq966@126.com。