氰霜唑中间体合成工艺研究
作者 : 未知

  氰霜唑,化学名称为4-氯-2-氰基-N,N-二甲基-5-对甲苯基咪唑-1-磺酰胺,是由日本石原产业株式会社生产的新一代苯基咪唑类杀菌剂,主要用于防治卵菌类病害如霜霉病、霜疫霉病、晚疫病等,适用于马铃薯、番茄、辣椒、黄瓜等农作物,具有低毒性、耐雨水冲刷和环保性等特点。由于技术壁垒限制,氰霜唑原药的生产在国内几乎被日本石原产业所垄断,国内厂家自主开发的工艺路线成本较高,使得国内氰霜唑价格居高不下。为降低成本,我们以甲苯为起始原料,通过9 步反应,开发出一条适合工业化的路线,合成路线示意图如下:
  但中间体氨基酮盐酸盐2 的产率较低,这对整个工艺路线的产率影响很大,因此本文对这步反应进行优化,采用乌洛托品季铵盐4 在盐酸乙醇中分解来合成氨基酮盐酸盐2。反应方程式如下:
  1 实验部分
  1.1 主要试剂和仪器
  乌洛托品季铵盐,无水乙醇,浓盐酸等(均为化学纯)。
  ZF-6 型三用紫外灯分析仪,JM-A3003 电子天平,RE52CS 旋转蒸发器,ZNHW-11 型电子智能控温仪。
  1.2 合成步骤
  室温下,向三口烧瓶中边搅拌边加入无水乙醇(34.5mL)、浓盐酸(28.4mL,0.344mol),搅拌均匀并冷却至室温,加入乌洛托品季铵盐4(20g,0.062mol),恒温搅拌反应24h 后停止,抽滤,少量无水乙醇洗涤至滤饼白色,弃去滤饼,滤液浓缩至无溶剂。加入无水乙醇100mL,搅拌后抽滤,弃去滤饼,滤液浓缩至淡褐色产物析出,室温冷却至产物大量析出,抽滤,用少量乙醇洗涤滤饼后置于35℃烘箱内烘干,母液重复进行上述浓缩、析晶步骤共3次,所得粗产品经乙醇重结晶后得纯品8.51g,收率74.2%。
  2 结果与讨论
  2.1 反应物料比对产率的影响
  物料配比对产率影响较为显著。适当提高反应物料比可提高反应物分子碰撞几率,使产率上升;物料比过高又可能导致盐酸过多,整体浓度下降,反应产率下降,因此合适的配比才可得到最大产率。采用单因素实验法,固定乌洛托品季铵盐用量为20g(0.062mol),无水乙醇34.5mL,反应时间48h,反应温度为25℃,探讨物料比nHCl∶n 原料对产率的影响,结果见表1。
  由表1 可知,随着物料比nHCl∶n 原料的增加,产率先增大后减小,当nHCl∶n原料=5.5∶1 时产率达到最大值,继续增大物料比,产率趋于稳定,故选取nHCl∶n 原料=5.5∶1 为最佳物料比。
  2.2 反应温度对产率的影响
  提高反应温度可以增加反应物分子动能,增加反应物碰撞几率,提高反应产率,但反应温度过高可能导致副产物增多,产率下降,因此合适的温度可缩短反应时间,提高反应产率。采用单因素实验法,固定乌洛托品季铵盐用量为20g(0.062mol),物料比nHCl∶n原料=5.5∶1,无水乙醇34.5mL,反应时间为48h,探究反应温度对产率的影响,结果见表2。
  由表2 可知,在5~25℃范围内,温度对反应产率的影响较小,当温度升高到35℃时反应产率大幅下降,这是由于在较高温度下氨基酮发生了较严重的副反应。由此确定15~25℃是最佳反应温度。
  2.3 反应时间对产率的影响
  反应时间是影响反应较为常见的因素,反应时间太短,反应不充分,导致产率不高;反应时间太长,副产物增多,导致产率下降,故选取合适的反应时间可提高产率,节约成本。采用单因素实验法,固定乌洛托品季铵盐用量为20g(0.062 mol),物料比nHCl∶n 原料=5.5∶1,�o水乙醇34.5mL,反应温度为15℃,探究反应时间对产率的影响,结果见表3。
  由表3 可知反应24h 后,产率达到最大值并基本持平,并且随着反应时间继续增加而有小幅度下降;少于24h 则反应不充分,产率较低,故选取24h为最佳反应时间。
  3 结论
  通过单因素变量法探究了物料比、反应温度和反应时间对氰霜唑中间体――氨基酮盐酸盐合成的影响,确定了最佳反应条件:物料比nHCl∶n原料=5.5∶1,反应温度为15℃,反应时间为24h,最高产率为74.2%。该反应条件温和、工艺环保、产率较高,可为工业化生产提供参考。
  (摘编自《化工技术与开发》)