CN109988084A

CN109988084A - 一种联苯肼酯合成方法

Info

Publication number: CN109988084A
Application number: CN201910329407.1A
Authority: CN
Inventors: 潘荣根; 廖怀志; 张建江; 刘胜学; 史银涛
Original assignee: Shaoxing Shangyu New Yinbang Biochemical Co Ltd
Current assignee: Shaoxing Shangyu New Yinbang Biochemical Co Ltd
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2019-07-09
Anticipated expiration: 2039-04-23
Also published as: CN109988084B

Abstract

本发明涉及一种联苯肼酯合成方法，具体合成工段如下：S1.硝化工段：将4‑羟基联苯溶液、甲苯溶液搅拌混合反应，再滴加HNO3溶液反应，得到硝化反应液；S2.甲基化工段：将硝化反应液、无水碳酸纳粉末混合反应，再滴加碳酸二甲酯溶液反应，得到甲基化反应液；S3.加氢工段：将甲基化反应液、氢气、雷尼镍投入反应釜反应，得到加氢反应液；S4.肼化工段：经第一肼化反应、第二肼化反应、压滤、第三肼化反应以及二次压滤后，得到缩合反应液；S5.缩合工段：将第三肼化物、乙酸乙酯溶液、氯甲酸异丙脂溶液混合反应，得到联苯肼酯混合液；S6.提纯工段：经脱溶、结晶、离心、洗涤、二次离心以及烘干后得到联苯肼酯成品。本发明具有提高联苯肼酯产品纯度的效果。

Description

一种联苯肼酯合成方法

技术领域

本发明涉及农药生产加工的技术领域，尤其是涉及一种联苯肼酯合成方法。

背景技术

联苯肼酯的化学名称是3-(4-甲氧基联苯基-3-基)肼基甲酸异丙酯，为白色固体结晶。联苯肼酯是一种新型杀螨剂，主要作用于螨类的中枢神经传导系统的γ-氨基丁酸(GABA)受体，对螨的各个生活阶段皆有效，具有杀卵活性和对成螨的击倒活性，持效期长，对植物性螨均有效，具有触杀作用，其与现有商业化的杀螨剂无交互抗性，可用于苹果、桃子、葡萄、核果、草莓和蛇麻草等作物的防治，对益螨及有益昆虫无害，毒性低，对环境友好，较适合对昆虫的综合治理，有优异的防治作用。

目前，公告号为CN102344395A的中国发明专利公开了一种联苯肼酯的合成方法，合成路线如下：(1)3-硝基-4-甲氧基联苯(III)的合成：将对羟基联苯溶于甲基叔丁基醚，混合搅拌均匀，向所得混合溶液中滴入硝酸，滴完后继续搅拌1-3h，TLC检测，反应结束；将体系倒入冰水中，析出大量固体，抽滤干燥，得到黄色的固体化合物3-硝基-4-羟基联苯(II)；将3-硝基-4-羟基联苯、碳酸二甲酯、四丁基溴化铵和碳酸钾加入到反应瓶中反应；将体系冷却至室温，向体系中滴加HCl溶液，调节PH为4-6，此时体系无气泡冒出；将体系倒入冰水中，析出大量固体，抽滤，干燥，得到黄褐色固体化合物3-硝基-4甲氧基联苯(III)；

(2)3-氨基-4-甲氧基联苯(IV)的合成：将步骤(1)得到的3-硝基-4-甲氧基联苯加入到反应瓶中，以甲醇为溶剂，雷尼镍为催化剂进行反应，TLC检测显示反应完成后，真空旋转蒸发除去甲醇，即得3-氨基-4-甲氧基联苯；

(3)N’-(4-甲氧基联苯-3-)肼羧酸异丙酯(I)的合成：将步骤(2)得到的3-氨基-4-甲氧基联苯与HCl-H₂O溶液在室温下混合搅拌均匀，然后冰水浴冷却至0℃；将NaNO₂的水溶液缓慢滴加到体系中，反应0.5-2h后，得到重氮盐溶液；将氯化亚锡溶解在浓盐酸中，冷却至-20℃，慢慢滴加到重氮盐溶液中去，此时溶液温度上升，渐渐粘稠，不断滴加氯化亚锡盐酸溶液，搅拌0.5-2h；将固体过滤，真空干燥，得到3-(4-甲氧基联苯基-3-基)肼基盐酸盐；将得到的3-(4-甲氧基联苯基-3-基)肼基盐酸盐固体与甲苯冰浴下混合，加入吡啶，将氯甲酸异丙酯与甲苯的混合溶液加入到体系中；0℃下反应1h，TLC检测，反应结束；体系用水洗两次，水相用甲苯萃取，萃取液和原先的甲苯相混合，减压旋蒸，得到淡褐色的目标产物I，即联苯肼酯。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述方案中，在步骤3的反应结束后，仅用水洗方式对反应产物中的杂质进行去除，除杂方式过于简单，去除杂质的效果较差，容易导致联苯肼酯中杂质含量过高而降低联苯肼酯的纯度。

发明内容

本发明的目的是提供一种联苯肼酯合成方法，其具有提高联苯肼酯产品纯度的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种联苯肼酯合成方法，具体合成工段如下：

S1.硝化工段：将4-羟基联苯溶液以及甲苯溶液混合反应，4-羟基联苯溶液与甲苯溶液的质量份数比为1：(3.8-4.2)，升温至65-70℃后，逐步滴加HNO3溶液，保温反应1-1.5h，得到硝化反应液；

S2.甲基化工段：将硝化反应液以及无水碳酸纳粉末混合反应，再滴加碳酸二甲酯溶液，保温反应7.5-8.5h；向混合液中加入液态碱，检测水层pH≥11时分去水层，得到甲基化反应液；

S3.加氢工段：向甲基化反应液中通入氢气，并在雷尼镍的催化下进行反应，反应温度为50-55℃，反应压力为0.6-0.8Mpa，得到加氢反应液；

S4.肼化工段：

a.第一肼化反应：将加氢反应液、盐酸溶液以及蒸馏水混合反应；降温至5℃以下后滴加亚硝酸钠溶液，保温反应0.8-1.2h，得到第一肼化反应液；

b.第二肼化反应：将第一肼化反应液以及亚硫酸钾缓冲液混合反应，反应温度在5℃以下；投加质量份数比为1：(1.2-1.5)的保险粉以及NaOH粉末混合反应，反应温度为40-45℃；再降温至20℃以下，得到第二肼化反应液；

c.压滤：将第二肼化反应液进行压滤，得到含水率为35％-40％的第二肼化物；

d.第三肼化反应：将第二肼化物、盐酸溶液以及蒸馏水混合反应，反应温度为75-85℃；再降温至0℃以下，得到第三肼化反应液；

e.二次压滤：将第三肼化反应液进行压滤，得到含水率为35％-40％的第三肼化物；

S5.缩合工段：将第三肼化物、氯甲酸异丙脂溶液以及乙酸乙酯溶液混合反应；投加碳酸钠粉末，调节混合液的pH值至中性，保温反应1-1.5h，得到联苯肼酯混合液；水洗后得到缩合反应液；

S6.提纯工段：a.脱溶工序；b.结晶工序；c.离心工序；d.洗涤工序；d.二次离心工序；e.烘干工序。

通过采用上述技术方案，由于缩合反应液中含有乙酸乙酯、NaCl、CO₂、HCl等杂质，在S1-S5的工段后添加S6提纯工段，对S5生产出的缩合反应液进行提纯，有效除去了缩合反应液中的大量杂质，从而获得纯度较高的联苯肼酯成品，以此实现提高联苯肼酯产品纯度的效果。

本发明进一步设置为：所述S6中的脱溶工序为对缩合反应液进行急速降温后再保温静置的脱溶处理，得到脱溶液。

通过采用上述技术方案，对缩合反应液进行脱溶处理，在温度急速降低的过程中，联苯肼酯来不及从缩合反应液中析出，故而形成联苯肼酯固溶体，联苯肼酯在保温的过程中从联苯肼酯固溶体中析出，从而与绝大部分的NaCl、CO₂、HCl以及一部分乙酸乙酯等杂质分离，以此对联苯肼酯进行初步提纯。

本发明进一步设置为：所述S6中的结晶工序为对脱溶液进行结晶处理，降温至10℃以下，得到联苯肼酯结晶物。

通过采用上述技术方案，脱溶液的主要成分是联苯肼酯与乙酸乙酯，由于联苯肼酯的溶解度随着温度的下降而降低，当结晶釜中的温度降低至10℃以下时，联苯肼酯从脱溶液中结晶析出，而乙酸乙酯的凝固点为-83℃，在10℃以下时乙酸乙酯仍为液体，故而将两者分离，以此进一步加强对联苯肼酯的提纯效果。

本发明进一步设置为：所述S6中的离心工序为对联苯肼酯结晶物进行离心处理，离心机转速5000-7000r/min，得到第一联苯肼酯滤饼。

通过采用上述技术方案，由于结晶物的结晶度通常无法达到100％，经结晶提纯的联苯肼酯结晶物中仍存在乙酸乙酯成分，故而根据联苯肼酯与乙酸乙酯的比重不同而对联苯肼酯结晶物进行离心处理，通过离心力的作用，使联苯肼酯沉淀析出，从而进一步将联苯肼酯结晶物中的乙酸乙酯成分除去，以此提高联苯肼酯产品的纯度；低速离心足以对联苯肼酯与乙酸乙酯进行分离，考虑到生产成本因素，选用离心机转速为5000-7000r/min。

本发明进一步设置为：所述S6中的洗涤工序为在第一联苯肼酯滤饼中添加溶媒，并进行打浆洗涤，打浆时间为40-50min，得到联苯肼酯悬浮液。

通过采用上述技术方案，对第一联苯肼酯滤饼进行打浆洗涤，在打浆过程中通常需要先将第一联苯肼酯滤饼搅碎，再加入溶媒进行搅拌，第一联苯肼酯滤饼中残存的少量NaCl、CO₂、HCl等杂质在搅拌过程中溶解于溶媒中，再随溶媒排出，从而起到进一步提纯联苯肼酯的效果；打浆时间过短，杂质无法完全溶解在溶媒中，打浆时间过长，生产成本提高，故而打浆时间范围选取在40-50min。

本发明进一步设置为：所述溶媒为乙酸乙酯溶液。

通过采用上述技术方案，选取乙酸乙酯溶液作为溶媒，一方面避免引入新杂质而加大后续联苯肼酯提纯的难度，另一方面，乙酸乙酯与联苯肼酯之间的互溶性较低，符合溶媒选取的条件。

本发明进一步设置为：所述S6中二次离心工序为对联苯肼酯悬浮液进行二次离心分离处理，离心机转速5000-7000r/min，得到第二联苯肼酯滤饼。

通过采用上述技术方案，根据联苯肼酯与乙酸乙酯的比重不同而对联苯肼酯悬浮液进行二次离心处理，依然选择低速离心，通过离心过程中大于重力的离心力的作用，使联苯肼酯沉淀析出；二次离心处理的主要目的是将打浆过程中添加的乙酸乙酯溶液除去。

本发明进一步设置为：所述S6中的烘干工序为采用双锥干燥机对第二联苯肼酯滤饼进行烘干处理，干燥时间为5-15s，制得联苯肼酯成品。

通过采用上述技术方案，由于二次离心操作生产出的第二联苯肼酯滤饼表面通常会附着一层乙酸乙酯悬浮液，将第二联苯肼酯滤饼进行烘干处理，从而使第二联苯肼酯滤饼表面的乙酸乙酯悬浮液蒸发为气体排出，以此进一步提高联苯肼酯的纯度；由于双锥干燥机的烘干过程是在真空中进行的，从而避免引入新的杂质，故而选用双锥干燥机进行第二联苯肼酯滤饼的烘干处理；烘干时间过短，乙酸乙酯无法完全挥发，而烘干时间过长，容易导致联苯肼酯成品的挥发损失，故而烘干时间选取在5-15s。

本发明进一步设置为：在所述联苯肼酯成品的表面涂覆光触媒，所述光触媒可以为纳米TiO₂、ZnO、CdS以及WO₃中的任意一种。

通过采用上述技术方案，光触媒是一种具有光催化功能的光半导体材料，在紫外光及可见光的作用下，光触媒产生强烈的催化降解功能，从而降解空气中的有毒有害气体以及对细菌或真菌释放出的毒素进行分解与无害化处理；将光触媒涂抹在联苯肼酯成品的表面，从而使联苯肼酯具有杀菌净化的功能，从而提高联苯肼酯使用时的安全性；考虑到生产成本以及原料产量的因素，选用纳米TiO2、ZnO、CdS以及WO3中的任意一种作为光触媒。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.在S1-S5的工段后添加S6提纯工段，对S5生产出的缩合反应液进行提纯，有效除去了缩合反应液中的大量杂质，从而获得纯度较高的联苯肼酯成品，以此实现提高联苯肼酯产品纯度的效果；

2.脱溶处理使联苯肼酯在保温的过程中从联苯肼酯固溶体中析出，从而与绝大部分的NaCl、CO2、HCl以及一部分乙酸乙酯等杂质分离，以此对联苯肼酯进行初步提纯；

3.离心处理使联苯肼酯从乙酸乙酯中析出，从而进一步将联苯肼酯结晶物中的乙酸乙酯成分除去，以此提高联苯肼酯产品的纯度。

附图说明

图1是本实施例的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1，为本发明公开的一种联苯肼酯合成方法，具体合成工段如下：

S1.硝化工段：将4-羟基联苯溶液以及甲苯溶液混合反应，4-羟基联苯溶液与甲苯溶液的质量份数比为1：4，升温至70℃后，逐步滴加HNO3溶液，保温反应1h，得到硝化反应液；

S2.甲基化工段：将硝化反应液以及无水碳酸纳粉末混合反应，再滴加碳酸二甲酯溶液，保温反应8h；向混合液中加入液态碱，检测水层pH≥11时分去水层，得到甲基化反应液；

S3.加氢工段：向甲基化反应液中通入氢气，并在雷尼镍的催化下进行反应，反应温度为55℃，反应压力为0.7Mpa，得到加氢反应液；

S4.肼化工段：

a.第一肼化反应：将加氢反应液、盐酸溶液以及蒸馏水混合反应；降温至3℃后滴加亚硝酸钠溶液，保温反应1h，得到第一肼化反应液；

b.第二肼化反应：将第一肼化反应液以及亚硫酸钾缓冲液混合反应，反应温度为3℃；投加质量份数比为1：1.4的保险粉以及NaOH粉末混合反应，反应温度为40℃；再降温至15℃，得到第二肼化反应液；

c.压滤：将第二肼化反应液进行压滤，得到含水率为40％的第二肼化物；

d.第三肼化反应：将第二肼化物、盐酸溶液以及蒸馏水混合反应，反应温度为80℃；再降温至-5℃，得到第三肼化反应液；

e.二次压滤：将第三肼化反应液进行压滤，得到含水率为40％的第三肼化物；

S5.缩合工段：将第三肼化物、氯甲酸异丙脂溶液以及乙酸乙酯溶液混合反应；投加碳酸钠粉末，调节混合液的pH值至中性，保温反应1.5h，得到联苯肼酯混合液；水洗后得到缩合反应液；

S6.提纯工段：

a.脱溶工序：对缩合反应液进行急速降温后再保温静置的脱溶处理，得到脱溶液；

b.结晶工序：对脱溶液进行结晶处理，降温至5℃，得到联苯肼酯结晶物；

c.离心工序：对联苯肼酯结晶物进行离心处理，离心机转速6000r/min，得到第一联苯肼酯滤饼；

d.洗涤工序：在第一联苯肼酯滤饼中添加乙酸乙酯溶液，并进行打浆洗涤，打浆时间为40min，得到联苯肼酯悬浮液；

e.二次离心工序：对联苯肼酯悬浮液进行二次离心分离处理，离心机转速6000r/min，得到第二联苯肼酯滤饼；

f.烘干工序：采用双锥干燥机对第二联苯肼酯滤饼进行烘干处理，干燥时间为10s，制得联苯肼酯成品；

S7.在联苯肼酯成品的表面涂覆纳米TiO₂。

实施例2，与实施例1的不同之处在于删除实施例1中S6的d、e、f工序。

实施例3，与实施例1的不同之处在于删除实施例1中S6的d、e工序，直接将c工序中生产出的第一联苯肼酯滤饼投入f工序中的双锥干燥机中干燥以制得成品。

实施例4，与实施例1的不同之处在于删除实施例1中S6的f工序。

对比例1，与实施例1的不同之处在于删除实施例1中的S6。

对比例2，与实施例1的不同之处在于删除S7。

对实施例1-4以及对比例1中制得的联苯肼酯成品进行取样，每组选取100份联苯肼酯成品，且将五组联苯肼酯样品置于相同的室内环境中进行纯度检测，所得结果如表1所示。联苯肼酯的纯度通过热重分析仪进行检测分析，且单个样品质量为40mg。

表1-实施例1-4以及对比例1中联苯肼酯样品的纯度百分比

	实施例1	对比例1	实施例2	实施例3	实施例4
						纯度百分比	99.24％	96.45％	97.37％	98.12％	98.63％

根据实施例1与对比例1中联苯肼酯样品的纯度对比可知，添加提纯工段后，联苯肼酯成品的纯度明显提升，工业要求生产所得的联苯肼酯成品的纯度>98％，添加提纯工段后生产出的联苯肼酯成品的纯度符合工业要求，故而实施例1为优选实施例；

根据对比例1与实施例2中联苯肼酯样品的纯度对比可知，将由缩合工段生产出的联苯肼酯混合液进行脱溶、结晶以及离心处理后，其纯度明显提升，故而实施例2为优选实施例；

根据实施例1与实施例2中联苯肼酯样品的纯度对比可知，删除d、e、f工序后，相当于c工序中生产出的第一联苯肼酯滤饼为最终成品，而不对第一联苯肼酯进行洗涤除杂操作。从表格中的数据可知，实施例3中产品的纯度明显低于实施例1中产品的纯度，从而可知将第一联苯肼酯滤饼进行洗涤、二次离心以及烘干，有利于提高最终成品的纯度，故而实施例1为优选实施例；

根据实施例2与实施例3中联苯肼酯样品的纯度对比可知，实施例3中联苯肼酯样品的纯度高于实施例2中联苯肼酯样品的纯度，由此可推断出，添加烘干工序有助于将第一联苯肼酯滤饼表面的悬浮液层烘干，从而进一步对第一联苯肼酯滤饼进行除杂提纯；根据实施例1与实施例4中联苯肼酯样品的纯度对比可知，实施例1中联苯肼酯样品的纯度高于实施例4中联苯肼酯样品的纯度，由此可推断出，添加烘干工序有助于将第二联苯肼酯滤饼表面的悬浮液层烘干，从而进一步对第二联苯肼酯滤饼进行除杂提纯，故而实施例1为优选实施例；综上所述，实施例1为最佳实施例。

对实施例1以及对比例2中制得的联苯肼酯进行取样，每组选取100份联苯肼酯成品，且将两组组联苯肼酯样品置于相同的室内环境中进行抗菌性能检测，所得结果如表2所示。产品的抗菌性能通过细菌培养法进行检测，1并通过活板计数法计算产品的抗菌率。

表2-实施例1以及对比例2中联苯肼酯样品的抗菌率

	实施例1	对比例2
			抗菌率	84.34％	62.1％

根据实施例1与对比例2中联苯肼酯样品的抗菌率对比可知，添加纳米TiO₂显著提高了联苯肼酯的抗菌性能，从而提高了使用联苯肼酯的安全性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种联苯肼酯合成方法，具体合成工段如下：

S1.硝化工段：将4-羟基联苯溶液以及甲苯溶液混合反应，4-羟基联苯溶液与甲苯溶液的质量份数比为1：（3.8-4.2），升温至65-70℃后，逐步滴加HNO3溶液，保温反应1-1.5h，得到硝化反应液；

S4.肼化工段：

b.第二肼化反应：将第一肼化反应液以及亚硫酸钾缓冲液混合反应，反应温度在5℃以下；投加质量份数比为1：（1.2-1.5）的保险粉以及NaOH粉末混合反应，反应温度为40-45℃；再降温至20℃以下，得到第二肼化反应液；

c.压滤：将第二肼化反应液进行压滤，得到含水率为35%-40%的第二肼化物；

e.二次压滤：将第三肼化反应液进行压滤，得到含水率为35%-40%的第三肼化物；

2.根据权利要求1所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：所述S6中的脱溶工序为对缩合反应液进行急速降温后再保温静置的脱溶处理，得到脱溶液。

3.根据权利要求1所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：所述S6中的结晶工序为对脱溶液进行结晶处理，降温至10℃以下，得到联苯肼酯结晶物。

4.根据权利要求1所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：所述S6中的离心工序为对联苯肼酯结晶物进行离心处理，离心机转速5000-7000r/min，得到第一联苯肼酯滤饼。

5.根据权利要求1所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：所述S6中的洗涤工序为在第一联苯肼酯滤饼中添加溶媒，并进行打浆洗涤，打浆时间为40-50 min，得到联苯肼酯悬浮液。

6.根据权利要求5所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：所述溶媒为乙酸乙酯溶液。

7.根据权利要求1所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：所述S6中二次离心工序为对联苯肼酯悬浮液进行二次离心分离处理，离心机转速5000-7000r/min，得到第二联苯肼酯滤饼。

8.根据权利要求1所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：所述S6中的烘干工序为采用双锥干燥机对第二联苯肼酯滤饼进行烘干处理，干燥时间为5-15s，制得联苯肼酯成品。

9.根据权利要求8所述的一种联苯肼酯合成方法，其特征在于：在所述联苯肼酯成品的表面涂覆光触媒，所述光触媒可以为纳米TiO2、ZnO、CdS以及WO3中的任意一种。