CN108864165B - 一种氟硅唑及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氟硅唑及其合成方法，包括以下步骤：将镁屑投入格氏反应釜中，加入有机溶剂，搅拌均匀，降温，一次性加入对氟溴苯，混合搅拌，滴加对氟溴苯，保温反应，降温储存，得对氟溴苯格氏试剂；对对氟溴苯格氏试剂升温，滴加甲基氯甲基二氯硅烷，保温，负压回收有机溶剂，得氟硅唑中间体、溴化镁和氯化镁；加入DMF，搅拌，降温，离心，除去溴化镁和氯化镁，得DMF母液；将三唑钠盐溶于甲酰胺中，加入DMF母液，反应，负压回收DMF，真空蒸馏，冷却即得。氟硅唑的含量≥95.0％，收率为80～90％，其合成方法反应条件温和，操作安全，设备要求低，成本低，无废水产生，易操作实施，适用于企业规模化生产。
Description
本发明涉及精细化工产品的合成及应用技术领域，具体涉及一种氟硅唑及其合成方法。
背景技术
氟硅唑是美国杜邦公司开发的含硅类新型三唑类杀菌剂。氟硅唑是甾醇脱甲基化抑制剂，对于子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类有效，对卵菌无效，可用于防治苹果黑星病、白粉病菌、禾谷类白粉黑腔菌、壳针孢属菌、葡萄钩丝壳菌、葡萄球座菌以及甜菜等多种作物上的各种病原菌，是重要的杀菌剂品种。
由于国内开发合成技术不够先进，导致国内的氟硅唑合成方法中设备要求高，生产成本高，生产不易控制，安全性差，产生的废水多，副产物多且难以去除，产品的质量低，收率低，不易于企业规模化生产，导致生产的氟硅唑没有市场竞争力，发展缓慢。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种氟硅唑及其合成方法，氟硅唑的含量≥95.0％，收率为80～90％，其合成方法反应条件温和，操作安全，设备要求低，成本低，无废水产生，易操作实施，适用于企业规模化生产。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种氟硅唑，包括以下原料：镁屑、有机溶剂、对氟溴苯、甲基氯甲基二氯硅烷、N，N-二甲基甲酰胺、甲酰胺和三唑钠盐。
优选的，所述有机溶剂包含四氢呋喃。
优选的，所述原料的用量为：镁屑70-80份、有机溶剂750-850份、对氟溴苯530-570份、甲基氯甲基二氯硅烷200-240份、N，N-二甲基甲酰胺750-850份、甲酰胺12-18份和三唑钠盐134-152份。
进一步优选的，所述原料的用量为：镁屑75份、有机溶剂800份、对氟溴苯550份、甲基氯甲基二氯硅烷220份、N，N-二甲基甲酰胺800份、甲酰胺15份和三唑钠盐138份。
(二)一种氟硅唑的合成方法，包括以下步骤：
步骤1，将镁屑投入格氏反应釜中，加入有机溶剂，搅拌均匀，降温，一次性加入对氟溴苯，混合搅拌，滴加对氟溴苯，保温反应，降温储存，得对氟溴苯格氏试剂，备用；
步骤2，对所述对氟溴苯格氏试剂进行升温，滴加甲基氯甲基二氯硅烷，保温，负压回收有机溶剂，得氟硅唑中间体、溴化镁和氯化镁；加入N，N-二甲基甲酰胺，搅拌，降温，离心，除去溴化镁和氯化镁，得N，N-二甲基甲酰胺母液；
步骤3，将三唑钠盐溶于甲酰胺中，加入所述N，N-二甲基甲酰胺母液，升温，反应，负压回收N，N-二甲基甲酰胺，真空蒸馏，冷却至室温，得氟硅唑。
优选的，步骤1中，一次性加入的对氟溴苯与滴加的对氟溴苯质量比为(14-15)：(515-555)。
优选的，步骤1中，所述降温为降温至25～40℃。
优选的，步骤1中，所述混合搅拌的转速为95转/分钟，混合搅拌的时间为25-35分钟。
优选的，步骤1中，所述对氟溴苯的滴加速度为50～60kg/h，对氟溴苯的滴加温度为40～50℃。
优选的，步骤1中，所述保温反应的温度为55-65℃，保温反应的时间为1.5-2.5小时。
优选的，步骤1中，所述降温储存为降温至30℃以下。
优选的，步骤2中，所述升温为升温至40-45℃。
优选的，步骤2中，所述甲基氯甲基二氯硅烷的滴加速度为80～90kg/h。
优选的，步骤2中，所述保温为保温1.5-2.5小时。
优选的，步骤2中，所述负压的压力为-(0.085～0.090)MPa。
优选的，步骤2中，所述搅拌的转速为95转/分钟，搅拌的时间为0.8-1.2小时。
优选的，步骤2中，所述降温为降温至23-25℃。
优选的，步骤2中，所述离心的转速为1200～1500rpm，离心的时间为4-6min。优选的，步骤3中，所述升温的速度为50-55℃/h。
优选的，步骤3中，所述反应的温度为75-85℃，反应的时间为7.5-8.5小时。
优选的，步骤3中，所述N，N-二甲基甲酰胺的负压回收的压力为-(0.085～0.090)MPa，N，N-二甲基甲酰胺的真空回收的时间为2.5～3小时。
优选的，步骤3中，所述真空蒸馏的真空度为1.33kPa，真空蒸馏的温度为225-230℃，真空蒸馏的时间为6-10h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明所得的氟硅唑的含量≥95.0％，收率为80～90％，其合成方法中，格氏试剂合成的过程中可以进行温度控制，不会产生大量热，操作更加安全；格氏反应条件温和，易操作实施，对设备的要求低，能耗低，生产成本低，收率高；烷基化反应过程中，无需高温回流制N，N-二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液，以N，N-二甲基甲酰胺作为主溶剂，甲酰胺作为助溶剂，可以显著的提高三唑钠盐的溶解性，提高收率。本发明的氟硅唑合成方法安全、成本低，易操作实施，适用于企业规模化生产。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
一种氟硅唑的合成方法，包括以下步骤：
步骤1，格氏试剂合成：将75kg镁屑投入2000L格氏反应釜中，加入800kg四氢呋喃，打开搅拌和夹套降温水，使其搅拌均匀并降温至32℃，一次性加入15kg对氟溴苯，以95转/分钟混合搅拌30分钟使其引发反应，引发反应后控制反应温度为45℃，接着以55kg/h的速度滴加535kg对氟溴苯，滴加完成后在60℃条件下保温反应2小时，打开反应釜中的夹套降温水降温至29℃储存，得对氟溴苯格氏试剂，备用；其中，具体对氟溴苯格氏试剂合成公式如式(1)所示。
步骤2，格式反应：将对氟溴苯格氏试剂转入3000L格式反应釜中，升温至40℃，接着以85kg/h的速度滴加220kg甲基氯甲基二氯硅烷，滴加完成后保温反应2小时，反应结束后，接着在-0.087MPa的负压条件下回收四氢呋喃，回收完成后，得氟硅唑中间体、溴化镁和氯化镁；加入800kg的N，N-二甲基甲酰胺，以转速为95转/分钟搅拌1小时，打开夹套降温水降温至25℃，在转速为1350rpm条件下离心5分钟，除去溴化镁和氯化镁，得N，N-二甲基甲酰胺母液；其中，具体格式反应公式如式(2)所示。
步骤3，烷基化反应：在2000L成品合成釜中，将138kg三唑钠盐溶于15kg的甲酰胺中，加入N，N-二甲基甲酰胺母液，以55℃/h的速度缓慢升温至80℃，在80℃条件下反应8小时，接着在-0.085MPa的负压条件下回收N，N-二甲基甲酰胺2.7小时，回收完成后转入高真空蒸馏釜中进行分馏，在真空度为1.33kPa、温度为227℃条件下分馏8小时，冷却至室温，即得氟硅唑；其中，具体烷基化反应的公式如式(3)所示。
实施例2
一种氟硅唑的合成方法，包括以下步骤：
步骤1，格氏试剂合成：将70kg镁屑投入2000L格氏反应釜中，加入750kg四氢呋喃，打开搅拌和夹套降温水，使其搅拌均匀并降温至25℃，一次性加入15kg对氟溴苯，以95转/分钟混合搅拌35分钟使其引发反应，引发反应后控制反应温度为40℃，接着以50kg/h的速度滴加515kg对氟溴苯，滴加完成后在55℃条件下保温反应2.5小时，降温至28℃储存，得对氟溴苯格氏试剂，备用。
步骤2，格式反应：将对氟溴苯格氏试剂转入3000L格式反应釜中，升温至45℃，接着以80kg/h的速度滴加200kg甲基氯甲基二氯硅烷，滴加完成后保温反应1.5小时，反应结束后，接着在-0.085MPa的负压条件下回收四氢呋喃，回收完成后，得氟硅唑中间体、溴化镁和氯化镁；加入750kg的N，N-二甲基甲酰胺，以转速为95转/分钟搅拌0.8小时，打开夹套降温水降温至23℃，在转速为1500rpm条件下离心4分钟，除去溴化镁和氯化镁，得N，N-二甲基甲酰胺母液。
步骤3，烷基化反应：在2000L成品合成釜中，将134kg三唑钠盐溶于12kg的甲酰胺中，加入N，N-二甲基甲酰胺母液，以54℃/h的速度缓慢升温至75℃，在75℃条件下反应8.5小时，接着在-0.090MPa的负压条件下回收N，N-二甲基甲酰胺2.5小时，回收完成后转入高真空蒸馏釜中进行分馏，在真空度为1.33kPa、温度为230℃条件下分馏6小时，冷却至室温，即得氟硅唑。
实施例3
一种氟硅唑的合成方法，包括以下步骤：
步骤1，格氏试剂合成：将80kg镁屑投入2000L格氏反应釜中，加入850kg四氢呋喃，打开搅拌和夹套降温水，使其搅拌均匀并降温至40℃，一次性加入15kg对氟溴苯，以95转/分钟混合搅拌25分钟使其引发反应，引发反应后控制反应温度为50℃，接着以60kg/h的速度滴加555kg对氟溴苯，滴加完成后在65℃条件下保温反应1.5小时，降温至27℃储存，得对氟溴苯格氏试剂，备用。
步骤2，格式反应：将对氟溴苯格氏试剂转入3000L格式反应釜中，升温至42℃，接着以90kg/h的速度滴加240kg甲基氯甲基二氯硅烷，滴加完成后保温反应2.5小时，反应结束后，接着在-0.090MPa的负压条件下回收四氢呋喃，回收完成后，得氟硅唑中间体、溴化镁和氯化镁；加入850kg的N，N-二甲基甲酰胺，以转速为95转/分钟搅拌1.2小时，打开夹套降温水降温至24℃，在转速为1200rpm条件下离心6分钟，除去溴化镁和氯化镁，得N，N-二甲基甲酰胺母液。
步骤3，烷基化反应：在2000L成品合成釜中，将152kg三唑钠盐溶于18kg的甲酰胺中，加入N，N-二甲基甲酰胺母液，以50℃/h的速度缓慢升温至85℃，在85℃条件下反应7.5小时，接着在-0.087MPa的负压条件下回收N，N-二甲基甲酰胺3小时，回收完成后转入高真空蒸馏釜中进行分馏，在真空度为1.33kPa、温度为220℃条件下分馏10小时，冷却至室温，即得氟硅唑。
实施例4
一种氟硅唑的合成方法，包括以下步骤：
步骤1，格氏试剂合成：将70kg镁屑投入2000L格氏反应釜中，加入800kg四氢呋喃，打开搅拌和夹套降温水，使其搅拌均匀并降温至30℃，一次性加入14kg对氟溴苯，以95转/分钟混合搅拌35分钟使其引发反应，引发反应后控制反应温度为40℃，接着以50kg/h的速度滴加526kg对氟溴苯，滴加完成后在55℃条件下保温反应2小时，降温至29℃储存，得对氟溴苯格氏试剂，备用。
步骤2，格式反应：将对氟溴苯格氏试剂转入3000L格式反应釜中，升温至45℃，接着以85kg/h的速度滴加210kg甲基氯甲基二氯硅烷，滴加完成后保温反应1.5小时，反应结束后，接着在-0.085MPa的负压条件下回收四氢呋喃，回收完成后，得氟硅唑中间体、溴化镁和氯化镁；加入800kg的N，N-二甲基甲酰胺，以转速为95转/分钟搅拌0.8小时，打开夹套降温水降温至23℃，在转速为1500rpm条件下离心4分钟，除去溴化镁和氯化镁，得N，N-二甲基甲酰胺母液。
步骤3，烷基化反应：在2000L成品合成釜中，将134kg三唑钠盐溶于15kg的甲酰胺中，加入N，N-二甲基甲酰胺母液，以55℃/h的速度缓慢升温至75℃，在75℃条件下反应8.5小时，接着在-0.085MPa的负压条件下回收N，N-二甲基甲酰胺2.8小时，回收完成后转入高真空蒸馏釜中进行分馏，在真空度为1.33kPa、温度为230℃条件下分馏6小时，冷却至室温，即得氟硅唑。
以上实施例所得的氟硅唑为白色块状固体，含量≥95.0％，收率为80～90％。格氏试剂合成的过程中，对氟溴苯分两次加入，先一次性加入少量的对氟溴苯让引发反应发生后，再缓滴加对氟溴苯，可以对格氏试剂合成过程的温度进行控制，不会产生大量的热、导致冲料等不安全事故，更加安全。如果前期一直缓慢滴加对氟溴苯，对氟溴苯参与反应需要一定的时间，因此，无法控制对氟溴苯的加入量以使其引发反应，容易造成引发反应时氟溴苯的加入量过高，造成某一瞬间反应非常剧烈，产生大量的热，会导致冲料等一系列不安全事故发生。
格氏反应条件温和，易操作实施，不会出现剧烈反应，也不会大量放热，反应的条件在40-45℃左右，且无需加入催化剂，也无需低温处理即可完成反应，反应时间短，对设备的要求低，能耗低，生产成本低，收率可达98％。常规的需要加入催化剂，低温处理，需要制冷设备，对环境要求高，能耗高，且会增加生产成本。
烷基化反应过程中，先用三唑钠盐溶于甲酰胺助溶剂中，再选用N，N-二甲基甲酰胺作为主溶剂，研究表明三唑钠盐能很好的溶解三唑钠盐，但其用量不宜过高，甲酰胺的沸点较高，不易回收，易增加回收成本，采用N，N-二甲基甲酰胺作为主溶剂，甲酰胺作为助溶剂，可以显著的提高三唑钠盐的溶解性，且少量的甲酰胺可以随N，N-二甲基甲酰胺一起回收；同时，无需制备N，N-二甲基甲酰胺悬浮液，不需要高温回流制悬浮液，节约时间，节省能源，降低成本。在加入N，N-二甲基甲酰胺母液后应缓慢升温至80℃左右进行反应，升温过快容易影响氟硅唑产品的收率，导致收率过低。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种氟硅唑的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将镁屑投入格氏反应釜中，加入有机溶剂，搅拌均匀，降温，一次性加入对氟溴苯，混合搅拌，滴加对氟溴苯，保温反应，降温储存，得对氟溴苯格氏试剂，备用；其中，所述有机溶剂为四氢呋喃；
步骤2，对所述对氟溴苯格氏试剂进行升温，滴加甲基氯甲基二氯硅烷，保温，负压回收有机溶剂，得氟硅唑中间体、溴化镁和氯化镁；加入N，N-二甲基甲酰胺，搅拌，降温，离心，除去溴化镁和氯化镁，得N，N-二甲基甲酰胺母液；
步骤3，将三唑钠盐溶于甲酰胺中，加入所述N，N-二甲基甲酰胺母液，升温，反应，负压回收N，N-二甲基甲酰胺，真空蒸馏，冷却至室温，得氟硅唑；
其中，镁屑70-80份、有机溶剂750-850份、对氟溴苯530-570份、甲基氯甲基二氯硅烷200-240份、N，N-二甲基甲酰胺750-850份、甲酰胺12-18份和三唑钠盐134-152份。
2.根据权利要求1所述的氟硅唑的合成方法，其特征在于，步骤1中，步骤1中，一次性加入的对氟溴苯与滴加的对氟溴苯质量比为14-15：515-555。
3.根据权利要求1所述的氟硅唑的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述对氟溴苯的滴加速度为50～60kg/h，对氟溴苯的滴加温度为40～50℃。
4.根据权利要求1所述的氟硅唑的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述保温反应的温度为55-65℃，保温反应的时间为1.5-2.5小时。
5.根据权利要求1所述的氟硅唑的合成方法，其特征在于，步骤2中，所述升温为升温至40-45℃；所述甲基氯甲基二氯硅烷的滴加速度为80～90kg/h。
6.根据权利要求1所述的氟硅唑的合成方法，其特征在于，步骤3中，所述升温的速度为50-55℃/h；所述反应的温度为75-85℃，反应的时间为7.5-8.5小时。
7.根据权利要求1所述的氟硅唑的合成方法，其特征在于，步骤3中，所述真空蒸馏的真空度为1.33kPa，真空蒸馏的温度为225-230℃，真空蒸馏的时间为6-10h。
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