绿色脱氢偶联新技术制备敌草快

罗超然，刘小攀，陈洪龙，薛 谊

（南京红太阳生物化学有限责任公司，南京 210047）

关键字：敌草快；联吡啶；脱氢；偶联

敌草快是由英国先正达（原英国帝国化学工业集团）于1958年开发的吡啶类灭生性除草剂，由2,2'-联吡啶和二溴乙烷环合反应制得；具有触杀和一定内吸作用，能迅速被植物绿色组织吸收，使其枯死。该剂杀草谱广，作用速度快，使用方便，不杀根，能保持水土，对环境友好。敌草快原药全球消费量约1.6万t，预计到2020年，全球消费量可达3万t。敌草快主要生产企业是英国先正达，年产能8 000 t，我国总产能4 000～5 000 t。2,2'-联吡啶来源不足以及敌草快合成技术水平落后，导致我国敌草快产能总体较低，无法与国外竞争。

敌草快化学名称为1,1'-亚乙基-2,2'-联吡啶二溴盐，其二溴盐以单水化合物形式存在。敌草快为白色至黄色结晶，在300℃以上分解，蒸气压13.3×10-6Pa，密度（25℃）：1.61 g/cm3,在水中溶解度(20℃)为700 g/L，微溶于乙醇和羰基溶剂，不溶于非极性有机溶剂，在酸性和中性溶液中稳定，但在碱性条件下不稳定。

敌草快原药对大鼠急性经口LD50231 mg/kg，对小鼠急性经口为125 mg/kg，对大鼠急性经皮LD5050～100 mg/kg；对皮肤和眼睛有中等刺激作用。狗2年饲喂试验无作用剂量为1.7 mg/(kg·d），大鼠3代繁殖试验无作用剂量为25 mg/（kg·d）。在试验剂量内，对动物未见致畸、致癌、致突变作用。对鲤鱼的LC50为40 mg/L（48 h)，对虹鳟鱼的LC50为45 mg/L(24 h)；对鹧鸪急性经口LD50270 mg/kg；对蜜蜂低毒。

南京红太阳生物化学有限责任公司专注于绿色环保农药的开发与生产，于2015年开始敌草快新工艺的研发并产业化生产，如今已建成年产1万t的生产装置。该项目打破欧美长达60年对于脱氢偶联产业化技术的垄断。南京红太阳生物化学有限责任公司拥有此项目的完整自主知识产权，共申请3项PCT专利，11项中国发明专利，其中4项已经授权（表1）。

表1 敌草快脱氢偶联产业化技术申请专利情况

1 技术开发

1.1 开发背景

敌草快的合成分为两步，第一步是关键中间体2,2'-联吡啶的合成，第二步是2,2'-联吡啶和二溴乙烷环合制备敌草快。合成2,2'-联吡啶的传统工艺包含氯化、偶联、解络萃取、分液过滤和浓缩结晶6个工艺步骤，产生的三废量多，生产成本高；第二步环合的生产效率低下。

图1 2,2'-联吡啶传统生产工艺

针对现有工艺所存在的明显弊端，公司开发出吡啶一步脱氢偶联合成2,2'-联吡啶的新工艺，极大地缩短反应步骤，优化环合工艺条件，提高生产效率，减少三废90%以上。

图2 2,2'-联吡啶脱氢偶联新工艺

1.2 具体合成过程

第一步：在一定温度、压力下，吡啶通过装有催化剂的固定床反应器直接发生脱氢偶联反应，反应后的混合液通过多效精馏，吡啶与2,2'-联吡啶分离，分离后的吡啶循环套用。

第二步：2,2'-联吡啶与1,2-二溴乙烷在一定工艺条件下发生环合反应，分离出未反应的1,2-二溴乙烷循环套用（图3）。

图3 2,2'-联吡啶环合制备敌草快工艺

2 应用及前景

草甘膦、百草枯、草铵膦和敌草快是国内常用的除草剂。从市场前景看，草甘膦由于具有争议的致癌问题面临多宗法律诉讼；草铵膦在低温地区药效不高，使用范围有局限性；百草枯虽然被广大农民接受，但由于没有有效的误服解毒方法，在全球（除美国）禁用范围不断加大。同为联吡啶系列除草剂的敌草快，有望成为百草枯的替代产品。