CN109369587A - 一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化合物合成的技术领域,具体涉及一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺。以环己酮为起始原料,通过加成反应生成1‑氰基环己醇,然后将1‑氰基环己醇水解并酯化得到1‑羟基甲酸乙酯,经缩合闭环反应得到中间体己酯,再与2,2‑二甲基丁酰氯反应制备螺螨酯。本发明解决了现有技术中制备螺螨酯纯度不高以及收率较低的问题,制备得到的螺螨酯纯度高、收率高,且制备螺螨酯的原料易得、操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及化合物合成的技术领域,具体涉及一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺。
背景技术
螺螨酯是一种化学物质,其分子式为C21H24Cl2O4。外观白色粉状,无特殊气味,具触杀作用,没有内吸性。对害螨的卵、幼螨、若螨具有良好的杀伤效果,对成螨无效,但具有抑制雌螨产卵孵化率的作用。
螺螨酯的有效成份是季酮螨酯,作用机制是抑制有害螨体内的脂肪合成。它与现有杀螨剂之间无交互抗性,适用于用来防治对现有杀螨剂产生抗性的有害螨类。杀螨谱广、适应性强:螨危对红蜘蛛、黄蜘蛛、锈壁虱、茶黄螨、朱砂叶螨和二斑叶螨等均有很好防效,可用于柑桔、葡萄等果树和茄子、辣椒、番茄等茄科作物的螨害治理。此外,螨危对梨木虱、榆蛎盾蚧以及叶蝉类等害虫有很好的兼治效果。杀卵效果特别优异,同时对幼若螨也有良好的触杀作用。螨危虽然不能较快地杀死雌成螨,但对雌成螨有很好的绝育作用。雌成螨触药后所产的卵有96%不能孵化,死于胚胎后期。螺螨酯的持效期长,生产上能控制柑桔全爪螨危害达40~50天。螺螨酯施到作物叶片上后耐雨水冲刷,喷药2小时后遇中雨不影响药效的正常发挥。低毒、低残留、安全性好。在不同气温条件下对作物非常安全,对人畜及作物安全、低毒。适合于无公害生产。可与大部分农药(氢氧化钠性农药与铜制剂除外)现混现用。与其他作用机理不同的杀螨剂混用,既可提高螺螨酯的速效性,又有利于螨害的抗性治理。
螺螨酯是由关键中间体3-(2,4-二氯苯基)-2-氧代-1-氧杂螺[4,5]-癸-3-烯-4-醇与2,2-二甲基丁酰氯进行反应而得到的,其主要合成路线为路线一与路线二:
路线一:以环己酮为原料,与NaCN加成后生成氰醇,氰基水解成羟基酸,进一步酯化,再与2,4-二氯苯乙酰氯反应生成环己酯,然后闭环反应,后与二甲基丁酰氯反应得产品。
路线二:以环己酮为原料,首先与NaCN加成后生成氰醇,然后和2,4-二氯苯乙酰氯反应,氰基水解成酸,再经酯化反应成环己酯,然后经闭环反应,最后与二甲基丁酰氯反应得到产品。
在现有技术中,通过上述路线一制备得到的螺螨酯纯度和收率较低,通过路线二制备得到的螺螨酯螺螨酯纯度和收率也较低,但路线一的原料易得、反应条件温和、操作方便,总反应收率高,成本低,适宜工业化生产应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,解决了路线一中纯度不高以及收率较低的问题,制备得到的螺螨酯纯度高、收率高,且制备螺螨酯的原料易得、操作方便。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,包括如下步骤:
步骤一、制备环己氰醇:在冰盐浴中向反应瓶中加入环己酮,将氰化钠水溶液和硫酸氢钠水溶液同时滴加到环己酮中,滴加完成后调节pH至3.0~4.0,在冰盐浴中搅拌至少2.5h,反应结束后移除冰盐浴装置,静置分层,除去含氰废水,得到浅黄色油状液体环己氰醇,待用;
步骤二、制备羟基环己酸酯:在冰盐浴中向反应瓶加入乙醇,再滴加步骤一中制备的环己氰醇至反应瓶中,通入氯化氢气体达到饱和状态,反应瓶在冰盐浴中继续搅拌至少2.0h后,移除冰盐浴装置,继续搅拌至少12h,挥发出去乙醇得到残余物,加入纯化水将残余物进行水解,搅拌至少1.0h后,加入非质子型有机溶剂萃取至少2次,混合有机溶液,减压蒸馏除去非质子型有机溶剂,得到浅黄色液体羟基环己酸酯,待用;
步骤三、制备苯乙酸环己酯:向反应瓶中加入步骤二中制备的羟基环己酸酯、非质子型有机溶剂和催化剂,在20~30℃下滴加2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液,滴加完成后升温回流反应至少12h,反应结束后降至室温,静置至少30min,过滤,将滤液减压蒸馏回收非质子型有机溶剂,得到苯乙酸环己酯粗品,再将苯乙酸环己酯粗品溶于N,N-二甲基乙酰胺中得到混合溶液,待用;
步骤四、制备螺环烯醇:将N,N-二甲基乙酰胺和氢氧化钠混合后,升温至60~70℃,在真空度为-0.04~-0.05MPa,滴加步骤三中制备得到的混合溶液,滴加完成后在60~70℃保温至少2h,冷却至室温后加入稀盐酸中进行酸化,在20~30℃下搅拌至少30min,抽滤,水洗至少3次,再加入乙醇回流至少30min,减压蒸馏回收乙醇,即得螺环烯醇;
步骤五、制备螺螨酯:向反应瓶中加入螺环烯醇、催化剂和非质子型有机溶剂,在20~30℃下搅拌至少1.0h,滴加2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液,在20~30℃下搅拌至少1.5h,减压蒸馏除去非质子型有机溶剂,再将残余物加入非质子型有机溶剂中,再加入氯化钠水溶液,调节pH至10.5~11.0,静置分层除去水相,再将有机相采用无水硫酸钠干燥后,减压蒸馏回收非质子型有机溶剂,再用石油醚重结晶得到螺螨酯。
螺螨酯的合成路线为:
以环己酮为起始原料,通过加成反应生成1-氰基环己醇,然后将1-氰基环己醇水解并酯化得到1-羟基甲酸乙酯,经缩合闭环反应得到中间体己酯,再与2,2-二甲基丁酰氯反应制备螺螨酯,以环己酮计螺螨酯粗产品的总收率达到61%,通过石油醚重结晶后以环己酮计螺螨酯的总收率达到59%,螺螨酯的纯度为99%。
进一步地,所述步骤一中环己酮、氰化钠和硫酸氢钠的摩尔比依次为1:(1.3~1.4):(1.5~1.7);
所述步骤二中环己氰醇和氯化氢的摩尔比依次为1:(8~10);
所述步骤三中羟基环己酸酯、2,4-二氯苯乙酰氯和催化剂的摩尔比依次为1:(1.3~1.5):(0.02~0.05);
所述步骤五中螺环烯醇、2,2-二甲基丁酰氯和催化剂的摩尔比依次为1:(1.2~1.3):(0.02~0.05)。
进一步地,所述步骤一中氰化钠水溶液中氰化钠的质量分数为30~35%;所述步骤一中硫酸氢钠水溶液中硫酸氢钠的质量分数为35~40%。
进一步地,所述步骤二中乙醇、环己氰醇和非质子型有机溶剂的质量比依次为1:(8~10):(3~5)。
进一步地,所述步骤三中羟基环己酸酯、非质子型有机溶剂的质量比为1:(2~3);
所述步骤三中2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液中2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的质量比为1:(1~2);
所述步骤三中苯乙酸环己酯粗品和N,N-二甲基乙酰胺的质量比为1:(2~3)。
进一步地,所述步骤四中N,N-二甲基乙酰胺和氢氧化钠的质量比为1:(0.01~0.05);
所述步骤四中稀盐酸酸化后pH为3.0~4.0;
所述步骤四中稀盐酸中氯化氢的质量分数为20~25%。
进一步地,所述步骤五中2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液中2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的质量比为1:(2~3);
所述步骤五中氯化钠水溶液中氯化钠的质量分数为15~20%。
进一步地,所述步骤五中石油醚重结晶具体为:选用沸程为30~60℃的石油醚,加入螺螨酯溶解形成饱和溶液后,在30~60℃下挥发石油醚,即得高纯度螺螨酯。
在制备过程的摩尔配比中,选用易于除去或成本较低的物料作为过量反应物,后期易于除杂,制备得到的产品纯度更高;在重结晶的过程中选择沸程为30~60℃的石油醚,使其重结晶后纯度高,且30~60℃下不会带走螺螨酯,不会降低螺螨酯产率。
进一步地,所述步骤三中催化剂为2,2-二羟甲基丙酸;所述步骤五中催化剂为2,2-二羟甲基丙酸;
所述步骤二中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种;所述步骤三中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种;所述步骤五中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种。
采用非质子型有机溶剂作为溶剂,溶剂后期减压蒸馏进行回收,实现物料的循环利用,降低了生产成本;非质子型有机溶剂不易给出质子,但是溶解能力强,不会引入副反应;反应条件控制在冰盐浴中,温度控制在0℃以下,其副反应较少,纯度较高。
本发明的有益效果是:
1.以环己酮为起始原料,通过加成反应生成1-氰基环己醇,然后将1-氰基环己醇水解并酯化得到1-羟基甲酸乙酯,经缩合闭环反应得到中间体己酯,再与2,2-二甲基丁酰氯反应制备螺螨酯,以环己酮计螺螨酯粗产品的总收率达到61%,通过石油醚重结晶后以环己酮计螺螨酯的总收率达到59%,螺螨酯的纯度为99%;
2.采用非质子型有机溶剂作为溶剂,溶剂后期减压蒸馏进行回收,实现物料的循环利用,降低了生产成本;非质子型有机溶剂不易给出质子,但是溶解能力强,不会引入副反应;反应条件控制在冰盐浴中,温度控制在0℃以下,其副反应较少,纯度较高;
3.在制备过程的摩尔配比中,选用易于除去或成本较低的物料作为过量反应物,后期易于除杂,制备得到的产品纯度更高;在重结晶的过程中选择沸程为30~60℃的石油醚,使其重结晶后纯度高,且30~60℃下不会带走螺螨酯,不会降低螺螨酯产率。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,包括如下步骤:
步骤一、制备环己氰醇:在冰盐浴中向反应瓶中加入环己酮,将氰化钠水溶液和硫酸氢钠水溶液同时滴加到环己酮中,滴加完成后调节pH至3.0~4.0,在冰盐浴中搅拌至少2.5h,反应结束后移除冰盐浴装置,静置分层,除去含氰废水,得到浅黄色油状液体环己氰醇,待用;
步骤二、制备羟基环己酸酯:在冰盐浴中向反应瓶加入乙醇,再滴加步骤一中制备的环己氰醇至反应瓶中,通入氯化氢气体达到饱和状态,反应瓶在冰盐浴中继续搅拌至少2.0h后,移除冰盐浴装置,继续搅拌至少12h,挥发出去乙醇得到残余物,加入纯化水将残余物进行水解,搅拌至少1.0h后,加入非质子型有机溶剂萃取至少2次,混合有机溶液,减压蒸馏除去非质子型有机溶剂,得到浅黄色液体羟基环己酸酯,待用;
步骤三、制备苯乙酸环己酯:向反应瓶中加入步骤二中制备的羟基环己酸酯、非质子型有机溶剂和催化剂,在20~30℃下滴加2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液,滴加完成后升温回流反应至少12h,反应结束后降至室温,静置至少30min,过滤,将滤液减压蒸馏回收非质子型有机溶剂,得到苯乙酸环己酯粗品,再将苯乙酸环己酯粗品溶于N,N-二甲基乙酰胺中得到混合溶液,待用;
步骤四、制备螺环烯醇:将N,N-二甲基乙酰胺和氢氧化钠混合后,升温至60~70℃,在真空度为-0.04~-0.05MPa,滴加步骤三中制备得到的混合溶液,滴加完成后在60~70℃保温至少2h,冷却至室温后加入氯化氢的质量分数为20~25%的稀盐酸中进行酸化至酸化后pH为3.0~4.0,在20~30℃下搅拌至少30min,抽滤,水洗至少3次,再加入乙醇回流至少30min,减压蒸馏回收乙醇,即得螺环烯醇;
步骤五、制备螺螨酯:向反应瓶中加入螺环烯醇、催化剂和非质子型有机溶剂,在20~30℃下搅拌至少1.0h,滴加2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液,在20~30℃下搅拌至少1.5h,减压蒸馏除去非质子型有机溶剂,再将残余物加入非质子型有机溶剂中,再加入氯化钠水溶液,调节pH至10.5~11.0,静置分层除去水相,再将有机相采用无水硫酸钠干燥后,减压蒸馏回收非质子型有机溶剂,再用石油醚重结晶得到螺螨酯;
所述步骤一中环己酮、氰化钠和硫酸氢钠的摩尔比依次为1:(1.3~1.4):(1.5~1.7);
所述步骤二中环己氰醇和氯化氢的摩尔比依次为1:(8~10);
所述步骤三中羟基环己酸酯、2,4-二氯苯乙酰氯和催化剂的摩尔比依次为1:(1.3~1.5):(0.02~0.05);
所述步骤五中螺环烯醇、2,2-二甲基丁酰氯和催化剂的摩尔比依次为1:(1.2~1.3):(0.02~0.05)。
具体地,所述步骤一中氰化钠水溶液中氰化钠的质量分数为30~35%;所述步骤一中硫酸氢钠水溶液中硫酸氢钠的质量分数为35~40%。
具体地,所述步骤二中乙醇、环己氰醇和非质子型有机溶剂的质量比依次为1:(8~10):(3~5)。
具体地,所述步骤三中羟基环己酸酯、非质子型有机溶剂的质量比为1:(2~3);
所述步骤三中2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液中2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的质量比为1:(1~2);
所述步骤三中苯乙酸环己酯粗品和N,N-二甲基乙酰胺的质量比为1:(2~3)。
具体地,所述步骤四中N,N-二甲基乙酰胺和氢氧化钠的质量比为1:(0.01~0.05)。
具体地,所述步骤五中2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液中2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的质量比为1:(2~3);
所述步骤五中氯化钠水溶液中氯化钠的质量分数为15~20%。
具体地,所述步骤五中石油醚重结晶具体为:选用沸程为30~60℃的石油醚,加入螺螨酯溶解形成饱和溶液后,在30~60℃下挥发石油醚,即得高纯度螺螨酯。
具体地,所述步骤三中催化剂为2,2-二羟甲基丙酸;所述步骤五中催化剂为2,2-二羟甲基丙酸;
所述步骤二中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种;所述步骤三中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种;所述步骤五中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种。
实施例1-实施例6的具体制备工艺参数如表1所示,其中实施例1-实施例4为本发明限定的技术方案内容,实施例5中仅在冰浴中进行反应,实施例5中不在冰盐浴中进行反应,实施例6中选择沸程为60~90℃的石油醚进行重结晶。
表1
实施例1-实施例6的制备得到的螺螨酯的质量指标如表2所示,其中实施例1-实施例4为本发明限定的技术方案内容,实施例5中仅在冰浴中进行反应,实施例5中不在冰盐浴中进行反应,实施例6中选择沸程为60~90℃的石油醚进行重结晶。
实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
以环己酮计螺螨酯粗产品的总收率/% | 60 | 61 | 61 | 60 | 56 | 60 |
重结晶后以环己酮计螺螨酯的总收率/% | 59 | 59 | 59 | 58 | 54 | 56 |
螺螨酯的纯度/% | 99 | 99 | 99 | 99 | 92 | 99 |
表2
从表2的数据中可以看出,实施例1-实施例4的纯度和收率明显高于实施例5-实施例6,实施例5中副反应较多,纯度较低、收率较低;实施例6中收率较低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、制备环己氰醇:在冰盐浴中向反应瓶中加入环己酮,将氰化钠水溶液和硫酸氢钠水溶液同时滴加到环己酮中,滴加完成后调节pH至3.0~4.0,在冰盐浴中搅拌至少2.5 h,反应结束后移除冰盐浴装置,静置分层,除去含氰废水,得到浅黄色油状液体环己氰醇,待用;
步骤二、制备羟基环己酸酯:在冰盐浴中向反应瓶加入乙醇,再滴加步骤一中制备的环己氰醇至反应瓶中,通入氯化氢气体达到饱和状态,反应瓶在冰盐浴中继续搅拌至少2 .0h后,移除冰盐浴装置,继续搅拌至少12h,挥发出去乙醇得到残余物,加入纯化水将残余物进行水解,搅拌至少1.0h后,加入非质子型有机溶剂萃取至少2次,混合有机溶液,减压蒸馏除去非质子型有机溶剂,得到浅黄色液体羟基环己酸酯,待用;
步骤三、制备苯乙酸环己酯:向反应瓶中加入步骤二中制备的羟基环己酸酯、非质子型有机溶剂和催化剂,在20~30℃下滴加2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液,滴加完成后升温回流反应至少12 h,反应结束后降至室温,静置至少30min,过滤,将滤液减压蒸馏回收非质子型有机溶剂,得到苯乙酸环己酯粗品,再将苯乙酸环己酯粗品溶于N,N-二甲基乙酰胺中得到混合溶液,待用;
步骤四、制备螺环烯醇:将N,N-二甲基乙酰胺和氢氧化钠混合后,升温至60~70℃,在真空度为-0.04~ -0.05MPa,滴加步骤三中制备得到的混合溶液,滴加完成后在60~70℃保温至少2h,冷却至室温后加入稀盐酸中进行酸化,在20~30℃下搅拌至少30min,抽滤,水洗至少3次,再加入乙醇回流至少30min,减压蒸馏回收乙醇,即得螺环烯醇;
步骤五、制备螺螨酯:向反应瓶中加入螺环烯醇、催化剂和非质子型有机溶剂,在20~30℃下搅拌至少1.0h,滴加2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液,在20~30℃下搅拌至少1.5h,减压蒸馏除去非质子型有机溶剂,再将残余物加入非质子型有机溶剂中,再加入氯化钠水溶液,调节pH至10.5~11.0,静置分层除去水相,再将有机相采用无水硫酸钠干燥后,减压蒸馏回收非质子型有机溶剂,再用石油醚重结晶得到螺螨酯。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于:
所述步骤一中环己酮、氰化钠和硫酸氢钠的摩尔比依次为1:(1.3~1.4):(1.5~1.7);
所述步骤二中环己氰醇和氯化氢的摩尔比依次为1:(8~10);
所述步骤三中羟基环己酸酯、2,4-二氯苯乙酰氯和催化剂的摩尔比依次为1:(1.3~1.5):(0.02~0.05);
所述步骤五中螺环烯醇、2,2-二甲基丁酰氯和催化剂的摩尔比依次为1:(1.2~1.3):(0.02~0.05)。
3.根据权利要求1或2所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于,所述步骤一中氰化钠水溶液中氰化钠的质量分数为30~35%;所述步骤一中硫酸氢钠水溶液中硫酸氢钠的质量分数为35~40%。
4.根据权利要求1或2所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于:
所述步骤二中乙醇、环己氰醇和非质子型有机溶剂的质量比依次为1:(8~10):(3~5)。
5.根据权利要求1或2所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于:
所述步骤三中羟基环己酸酯、非质子型有机溶剂的质量比为1:(2~3);
所述步骤三中2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液中2,4-二氯苯乙酰氯和非质子型有机溶剂的质量比为1:(1~2);
所述步骤三中苯乙酸环己酯粗品和N,N-二甲基乙酰胺的质量比为1:(2~3)。
6.根据权利要求1或2所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于:
所述步骤四中N,N-二甲基乙酰胺和氢氧化钠的质量比为1:(0.01~0.05);
所述步骤四中稀盐酸酸化后pH为3.0~4.0;
所述步骤四中稀盐酸中氯化氢的质量分数为20~25%。
7.根据权利要求1或2所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于:
所述步骤五中2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的混合溶液中2,2-二甲基丁酰氯和非质子型有机溶剂的质量比为1:(2~3);
所述步骤五中氯化钠水溶液中氯化钠的质量分数为15~20%。
8.根据权利要求7所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于,所述步骤五中石油醚重结晶具体为:选用沸程为30~60℃的石油醚,加入螺螨酯溶解形成饱和溶液后,在30~60℃下挥发石油醚,即得高纯度螺螨酯。
9.根据权利要求1或2所述的一种高纯度高收率螺螨酯的生产工艺,其特征在于:
所述步骤三中催化剂为2,2-二羟甲基丙酸;所述步骤五中催化剂为2,2-二羟甲基丙酸;
所述步骤二中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种;所述步骤三中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种;所述步骤五中非质子型有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、正己烷或环己烷中的一种。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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