稻豐散合成工藝路線改進研究

程曉兵，王 玉，徐 兵

(1.江蘇騰龍生物藥業有限公司，江蘇 鹽城 224145；2.鹽城蘇海制藥有限公司研發中心，江蘇 鹽城 224125)

稻豐散又名愛樂散,益爾散，化學名稱0，0-二甲基一S(α一乙氧基羰基芐基)二硫代磷酸酯，是一種非內吸性殺蟲劑，具有觸殺和胃毒[1]作用，低殘留、殺蟲譜廣，能保護水稻、棉花、蔬菜、油料、果樹和其他作物不受鱗翅目、葉蟬科、蚜類和軟甲蟲類的危害，對眼睛和皮膚無刺激作用,在試驗劑量下對動物無致癌、致畸致突變作用。可用于替代甲胺磷、久效磷、甲基對硫磷等高毒農藥，是可生物降解的有機磷殺蟲劑農藥產品[2]，目前國內僅有江蘇騰龍生物藥業有限公司獨家生產，產品市場前景廣闊。

稻豐散作為一種二硫代磷酸酯類有機磷殺蟲劑[3]，文獻報道[4]其合成方法主要以苯乙酸為主要原料，以碘化鉀[5]作相轉移催化劑及以磷為催化劑進行合成。合成路線主要包括ɑ-氯代苯乙酸乙酯，ɑ-溴代苯乙酸乙酯工藝路線，以及ɑ-氯代苯乙腈和ɑ-溴代苯乙腈工藝路線4種方法[6]，目前這些方法都存在原料的消耗較高，雜質含量高，稻豐散收率低等缺陷不利于工業生產。本課題是以苯乙酸為原料，三氯氧磷為酰化劑，經溴代、水解得ɑ-溴代苯乙酸，然后ɑ-溴代苯乙酸與O,O二硫代磷酸鈉反應得O,O二硫代磷酸苯乙酸，簡稱大分子酸，最后大分子酸與無水乙醇反應得稻豐散，稻豐散含量[7]可達95%以上，收率94%以上，而且原料溴素的消耗大大降低，節約了生產成本，提高了有機磷農藥的市場競爭力。本課題反應方程式 如圖1。

圖1 稻豐散合成工藝路線

2 材料與方法

2.1 實驗藥品

苯乙酸 (湖北紅遠科技有限公司) 三氯氧磷(濟南仁源化工有限公司) 溴素(濰坊冠慶化工有限公司) O,O-二甲酯二硫代磷酸鈉(江蘇騰龍生物藥業有限公司) 乙醇(江蘇花廳股份有限公司) 。

2.2 實驗儀器

電動攪拌器、HH.S恒溫水浴鍋、電子天平、溫度計、三口燒瓶、冷凝管，恒壓滴液漏斗，氣相色譜分析儀 SHB-III臺式循環水式真空泵。

2.3 實驗方法

2.3.1 ɑ-溴代苯乙酸的制備方法

將90 g的苯乙酸和溶劑投入四口瓶中，當溫度達到40～50 ℃時向釜內滴加三氯氧磷，滴完后升溫至60～65 ℃，并且保溫4h。保溫完畢，滴加溴素，在釜溫76～80 ℃下，6 h左右滴完溴素保持回流暢通，并且在70～80 ℃下保溫3.5 h保溫結束，降溫。當溫度降至一定溫度時，滴加水，然后自然降溫攪拌0.5 h。攪拌結束后，將粗酸倒至分液漏斗中靜置1h后分離。靜置結束后，用旋轉蒸發儀蒸干水份，得ɑ-溴代苯乙酸 。

2.3.2 稻豐散的制備方法

向四口瓶中內投入大分子酸苯油、催化劑、無水乙醇，在回流狀態下，在油水分離器中不斷的分去水，反應終點以基本無水生成為標準。然后經水洗、靜置、減壓蒸餾得稻豐散原油。

2.4 分析方法

(1)苯乙酸殘留分析方法：按企業標準Q/320982SFNZJT002-2015方法測定。

(2)ɑ-溴代苯乙酸分析方法：按企業標準Q/320982SFNZJT002-2015方法測定。

(3)大分子酸的分析方法：按企業標準Q/320982SFNZJT002-2015方法測定。

(4) 稻豐散分析方法：按企業標準Q/320982SFNZJT002-2015方法測定。

3 結果與討論

3.1 三氯氧磷酰化劑對苯乙酸殘留的影響

用傳統的磷作為催化劑，不但苯乙酸不能反應完全，殘留量較大(≧3%)，溴素的消耗量也較大，并且直接帶至稻豐散原油中，成為苯乙酸乙酯雜質，最終影響稻豐散的含量與收率。而三氯氧磷作酰化劑可以將苯乙酸殘留降至0.1%以下，不但提高了苯乙酸的轉化率，還提高了ɑ-溴代苯乙酸的含量，苯乙酸殘留實驗對照如圖2。

圖2 三氯氧磷酰化與磷催化苯乙酸殘留對比圖

3.2 溴素用量對 ɑ-溴代苯乙酸含量的影響

當苯乙酸被三氯氧磷完全酰化后，在特定的溫度下滴入溴素，溴素將ɑ位上的氫原子取代，得到ɑ-溴代苯乙酰溴，然后再加水蒸餾后得到固體ɑ-溴代苯乙酸，溴素用量與ɑ-溴代苯乙酸含量對比見下表1。

表1 溴素用量與ɑ-溴代苯乙酸含量對照表

從上表數據可以看出：用三氯氧磷作為酰化劑，對苯乙酸和溴素的用不同的物質的量比做了4組對照實驗，實驗得出，當苯乙酸和溴素的物質的量比為1∶1.15時，ɑ-溴代苯乙酸含量可達98%以上。而用磷作為催化劑時，苯乙酸和溴素的物質的量比為1∶1.37時，ɑ-溴代苯乙酸含量最高只可達95.9%。

3.3 ɑ-溴代苯乙酸含量對稻豐散含量的影響

用高含量的ɑ-溴代苯乙酸與O,O二甲基二硫代鈉鹽反應，可得到相對應的高含量大分子酸，而低含量的大分子酸與O,O二甲基二硫代鈉鹽相對應的低含量大分子酸，大分子酸與無水乙醇在催化劑的作用下反應得稻豐散粗品，稻豐散粗品蒸去溶劑后得稻豐散原油。本實驗主要考查不同含量ɑ-溴代苯乙酸與同批次的O,O二甲基二硫代鈉鹽及同批次的無水乙醇反應后稻豐散原油的含量、收率情況，實驗數據如表2。

表2 三氯氧磷酰化與磷作催化劑合成得到稻豐散原油的含量、收率對比

從表2數據可以看出：(1)隨著ɑ-溴代苯乙酸含量的升高，中間體大分子酸含量在逐漸升高，稻豐散原油的含量在逐漸增加；(2)三氯氧磷作催化劑比磷作催化劑合成得到的稻豐散原油含量和收率平均高5%以上。

3.4 三氯氧磷酰化小試工藝參數車間試生產情況

根據小試驗證得出的工藝參數，在大生產中進行3批試生產驗證，以三氯氧磷為酰化劑，苯乙酸與溴素的用量按物質的量配比1∶1.15制備ɑ-溴代苯乙酸→大分子酸→稻豐散原油。從表3的數據可以看出：稻豐散原油的含量與收率基本與小試實驗結果一致，平均含量95.36%，平均收率94.88%。

表3 三氯氧磷酰化工藝用于車間試生產數據

4 結論

本文采用三氯氧磷作為催化劑合成 ɑ-溴代苯乙酸作為關鍵改進工藝過程，與用磷作催化劑合成 ɑ-溴代苯乙酸作對照工藝，在實驗過程中將每一步的合成步驟仔細的分析對比，特別是采用改進工藝在原材料苯乙酸的轉化率實驗進行多批重復的驗證，苯乙酸的殘留含量由3.6%降低到0.1%以下，這樣使得產品中雜質苯乙酸乙酯的含量大大降低，提高了稻豐散原油的含量和收率，得出以下實驗結論：(1)原料溴素的噸消耗從1000 t下降至700 t。(2)稻豐散原油的含量和收率從90%提高至95%，含量與收率在原來基礎上提高了5%，大大降低原材料的消耗，節約了生產成本，提高了市場競爭力。(2)將小試實驗取得的工藝參數運用到生產實際中進行驗證，其大生產驗證結果基本與小試實驗一致。