高含量氟磺胺草醚原药合成

第４５卷第２期２００６年２月

农药Ａｇｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ

Ｖｏｌ．　４５，　Ｎｏ．　２Ｆｅｂ．　２００６

科技与开发高含量氟磺胺草醚原药合成

江承艳

（福建三农集团股份有限公司，福建　三明　３６５０００）

摘要：讨论了高含量氟磺胺草醚原药的合成方法，对关键的硝化与酰化工艺进行了探讨，使其在较低生产成本下合成９８％以上的氟磺胺草醚原药。

关键词：除草剂；硝化；酰化；三氟羧草醚；氟磺胺草醚；提纯

中图分类号：ＴＱ４６０．３　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００６-０４１３（２００６）０２-００９９-０３

Synthesis of concentrated technical grade fomesafen

JIANG Cheng-yan

(Fujian Sannong Group Co. Ltd., Sanming 365000, Fujian, China)

Abstract: This paper discusses methods of synthesizing fomesafen technical having high active ingredient percentages,with special emphasis on the key processes of nitration and acylation, and with the goal of manufacturing low costfomesafen technical with >98%purity.

Key words: herbicide; nitration; acylation; acifluorfen; fomesafen; purification

氟磺胺草醚为含氟二苯醚类选择性旱田除草剂［１，２］，英文通用名为ｆｏｍｅｓａｆｅｎ，商品名有虎威、北极星、福草灵、氟磺草等，化学名为５－［２氯－４－（三氟甲基）苯氧基］－Ｎ－甲基磺酰基－２－

硝基苯酰胺，结构式如下：

　分子式：Ｃ１５Ｈ１０ＣＩＦ３Ｎ２Ｏ６Ｓ　　分子量：４３８．７６

作为一种含氟有机化合物，其具有较高的脂溶性和疏水性，对细胞组织有良好的渗透性能，具有活性高、杀草谱广、毒性低、对作物安全的特点，主要用于果园、橡胶种植园及豆科作物田中一年生禾本科与阔叶杂草防除。由于国内外客户对原药质量要求的不断提高，原有的９５％原药难以满足市场需求，所以本文就如何在较低成本下合成９８％以上的原药生产工艺进行探讨。

在缩合反应器中加入定量的溶剂二甲亚砜、间羟基苯甲酸、氢氧化钾、催化剂，搅拌升温至１１０℃，保温３ｈ使其充分成盐。冷却至９０℃以下后加入定量的３，４－二氯三氟甲苯，再升温至１３０℃￣１５０℃，保温８ｈ，随后减压脱除去溶剂，加入一定量水以溶解析出的固体。把料液冷却至５０℃以下，缓慢滴加入３０％盐酸，直至料液ｐＨ值达１￣２之间，再经过滤、水洗、烘干即得中间体缩合物。

本工序操作稳定，缩合物对３，４－二氯三氟甲苯收率达９０％以上，干品含量大于９０％。为了保证下一步缩合物更好的进行硝化反应，应严格控制干品水份在１％以下。

１　　合成路线

合成氟磺胺草醚的工艺路线很多，经过多年的工艺筛选和改进，目前国内基本上都采用了以间羟基苯甲酸和３，４－二氯三氟甲苯为起始原料，先合成中间体３－［２－氯－４－（三氟甲基）苯氧基］苯甲酸（简称缩合物），再硝化制备三氟羧草醚，然后与甲基磺酰胺反应合成氟磺胺草醚粗品，最后经提纯后成为高含量氟磺胺草醚原药。

２．２　　三氟羧草醚合成

２　　试验及讨论２．１　　　缩合物的合成

收稿日期：２００５－０９－２３

作者简介：江承艳（１９７２－），男，福建三明人，工程师，主要从事农药合成研究。电话：０５９８－８２３８１１４，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｃｙ＠ｓａｎｎｏｎｇ．ｃｏｍ。

１００农　　药　　　Ａｇｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ第４５卷

在装有测温、搅拌、冷凝管的５００ｍｌ四口瓶中分别投入上步合成的缩合物１０５ｇ，溶剂二氯甲烷２１０ｍｌ，搅拌下加入一定量的浓硝酸，用冰浴冷却至５℃以下，缓慢滴加浓硫酸，滴完后继续保温６ｈ。升温脱除去二氯甲烷，加入２００ｍｌ水，经过滤、水洗、烘干即得产品三氟羧草醚。

本工序是高含量氟磺胺草醚合成的关键工序之一，对产品质量和生产成本有重要的影响。三氟羧草醚生产过程中因硝化副反应的存在，主要产生２种同分异构体。

相当于在反应体系中加入了水，使ＨＳＯ４－和　Ｈ３Ｏ－离子增加，从而抑制ＮＯ２＋　离子的生成，因此寻找适宜的硫酸

脱水值（Ｄ．Ｖ．Ｓ）和硝酸比成为关键。

式中：Ｓ

和Ｎ分别表示硫酸和硝酸的重量百分数

　　　　　　　　　Ｑ表示反应硝酸比

以硝酸比为１．３５～１．４５，反应时间６ｈ，反应温度为０℃～５℃，此试验条件下硫酸用量及硝酸比对反应的影响见表２

。

表２　　硫酸用量及硝酸比对反应的影响

为了减少副反应，提高中间体三氟羧草醚的含量与收率，从以下几方面进行硝化工艺探讨。

２．２．１　　硝化温度对反应的影响

硝化反应是强烈的放热反应，同时其反应中生成的水又对浓硫酸产生稀释作用而放热，这些热量使反应体系温度迅速上升。这一方面引起多硝化、氧化等副反应，同时影响了异构体的生成比例；另一方面将造成较大量的硝酸分解，产生ＮＯ２气体。

从表２数据可看出在脱水值为１０．４，硝酸比为１．４条件下，三氟羧草醚收率达９１．１％，含量达８５．９％，使反

应速度、产品含量和收率均达到较为理想的工艺状况。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）

以摩尔比为缩合物∶硝酸∶硫酸＝１∶１．４∶２．９，反应时间６ｈ，此条件下温度对反应的影响见表１。

表１　温度对反应的影响

２．２．３　　加料方式及硫酸滴加时间对反应的影响

从（２）式可知，体系中的硫酸浓度会影响到ＮＯ２＋离子浓度，也就影响了硝化速度和硝化能力。以摩尔配比为缩合物∶硝酸∶硫酸＝１∶１．４∶２．９，反应时间６ｈ，反应温度为０℃～５℃，此试验条件下硫酸滴加时间及加料方式对反应的影响见表３。

表３　　加料方式及硫酸滴加时间对反应的影响

从表１可看出，反应温度对生成的三氟羧草醚含量和收率都有一定影响，为了得到较高含量中间体，以０℃～５℃反应温度较为合适。

２．２．２　　硝酸比与硫酸脱水值对反应的影响

本硝化反应是芳环上的亲电取代反应，且缩合物芳环上有吸电子取代基－ＣＯＯＨ和－Ｏ－基团，比较难硝化，所以硝酸与硫酸的配比对反应影响很大。

　（２）

硝化反应介质中ＮＯ２离子浓度的大小是硝化能力

＋

从表３可看出硫酸与硝酸混合后滴加三氟羧草醚工艺平均收率为８６．３％，含量为８２．１％，而先加硝酸后滴加硫酸工艺平均收率为９０．５％，含量为８５％，明显比混酸滴加工艺好。从硫酸滴加时间来看，保持在２ｈ左右的滴加时间比较适宜，太短会影响到产品质量。

强弱的一个重要标志，硝化能力太弱，会使反应太慢，甚至反应不完全，硝化能力太强，虽然反应快，但是容易发生多硝化副反应，并且会消耗太多硫酸。从（２）式可看出，缩合物带来的水与反应中生成的水，

２．３　　氟磺胺草醚的合成

第２期

江承艳：高含量氟磺胺草醚原药合成

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从三氟羧草醚合成氟磺胺草醚主要有２条路线，一条路线是三氟羧草醚先转变成酰氯，然后在缚酸剂存在下与甲基磺酰胺反应，另一条路线是采用适当的脱水剂，在没有缚酸剂的存在下反应一步完成。由于路线１的中间体酰氯需要分离和提纯，而且使用了缚酸剂能引起二酰化反应，不适合生产高含量氟磺胺草醚；采用路线２，反应一步完成，操作平稳，反应彻底，

产物纯度高。

使其酰化反应活性很弱，而且甲基磺酰胺分子结构中又有强吸电子基团－ＳＯ２，反应要在较为强烈的条件下才能彻底进行，本反应采用ＰＯＣｌ３做为脱水剂比较理想。

２．３．２　　酰化反应温度及催化剂对反应的影响

为了在生产中加快反应速度，提高生产效率，并

使粗品含量得到较大幅度的提高，有利于高含量原药的提纯，在反应中加入适量的催化剂，并对保温温度做了一定调整。以二氯乙烷为溶剂，摩尔配比为三氟羧草醚∶甲基磺酰胺∶催化剂＝１∶１．０５∶０．０５，此试验条件下催化剂及温度对反应的影响见表５。

表５　　催化剂及温度对酰化反应的影响

在装有测温、搅拌、冷凝管、玻璃分水器的５００ｍｌ四口瓶中分别投入上步合成的三氟羧草醚１２７ｇ，甲基磺酰胺３０．６ｇ，一定量的溶剂及催化剂，开启真空系统，使反应器处于微负压状态，在常温下打浆０．５ｈ，缓慢升温至６０℃。第１种脱水工艺是向反应器中滴加一定量的三氯氧磷，滴加时保持温度在８０℃以下，加完后在８０℃保温３ｈ。缓慢滴加２５０ｍｌ水后再升温脱除去溶剂；第２种甲苯脱水工艺是连续升温至回流，并不断从回流甲苯中分出水，直至无水分出时，继续保温１ｈ，脱去甲苯，经过滤、水洗、烘干即得粗产品。

从表５可看出，加入催化剂后收率明显比没加催化剂高，平均提高了５％以上，而且ＰＯＣｌ３的投料量下降至原投料量的２／３，从而使原材料成本得到下降；粗品含量平均提高了１５％，经１次精制就能达９８％

以上的含量，这对提高原药产量和降低原药的生产成本起到重要的作用；反应温度升高３℃后反应时间缩短了１ｈ，提高了生产效率。

２．４　　氟磺胺草醚粗品的提纯

将上步合成的粗品与酒精定量投入精制反应器，搅拌下升温至回流，保温１ｈ后冷却至３０℃以下，结晶２ｈ后出料，经过滤、烘干即得９８％高含量成品，提纯收率在９５％以上。

２．３．１　　脱水方式对反应的影响

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３

）

为了使平衡尽可能的向右移，必须采用增大反应物的量或者把反应生成的水移去。由于在本试验中的两种反应物价格较高，对于采用提高反应物量来提高收率不经济，而且会影响到产品的质量，所以主要以后一种脱水的方式来提高反应的收率。

以摩尔配比为三氟羧草醚∶甲基磺酰胺∶三氯化磷＝１∶１．０５∶１．５，此试验条件下不同脱水工艺对反应的影响见表４。

表４　　脱水工艺对反应的影响

３　　总结

三氟羧草醚合成中，在０℃～５℃下，硫酸脱水值为１０．４，硝酸比为１．４，硫酸滴加时间２ｈ，此工艺下所得三氟羧草醚收率达９１％，含量达８５％以上；氟磺胺草醚合成中，合成温度取８３℃，摩尔配比为三氟羧草醚∶甲基磺酰胺∶三氯氧磷＝１∶１．０５∶１．５，反应时间取２．５ｈ，加入适量催化剂，此工艺条件下所得产品收率达９０％，粗品含量达８５％以上，１次精制原药含量达９８％。由于反应温和，操作简便，催化剂价廉易得，使氟磺胺草醚经１次精制后即成９８％以上高含量原药，减少了多次精制的损失，使生产成本大幅下降，为产品扩大市场份额奠定了坚实基础。

参考文献：

从表４可看出，ＰＯＣｌ３化学脱水明显比甲苯共沸脱水效果好的多，而且反应时间也比较短。这主要因为本反应是对胺类进行酰化的亲电取代反应，由于三氟羧草醚分子结构中的空间效应以及苯环上的共轭效应，

［１］刘长令．　新农药研究开发文集［Ｍ］．　北京：　化学工业出版社，　2002．

１８５－１９６．

［２］张铸勇．　精细有机合成单元反应［Ｍ］．　上海：　华东理工大学出版

社，　２００３．　１３８－１４２，　３１０－３１２．

责任编辑：陈启辉

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