CN116199632A - 一种采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法和装置，制备方法包括如下步骤：用液碱将2，4，6‑三氯苯酚溶解与过量的1，2‑二氯乙烷分别泵入微流场反应器反应得到2，4，6‑三氯苯氧乙基氯，经分液蒸馏精制后再与正丙胺在微通道反应器中进行氨化反应得到N‑(2，4，6‑三氯苯氧乙基)丙胺，在三乙胺存在下用微流场动态反应器先与三光气生成酰氯再与咪唑反应得到最终产物咪鲜胺。其中，微流场管式反应器的反应管道中含有新型内构件，并且使用新型的微流场动态反应器。本发明咪鲜胺制备方法中，使用微流场技术并匹配了新的微流场设备，具有收率高，副产物少，反应时间短，设备占地面积小，安全节能等优势，适于工业化大生产。

Description

一种采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法和装置
技术领域
本发明属于农药杀虫剂咪鲜胺制备技术领域，特别涉及一种采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法和装置。
背景技术
咪鲜胺(prochloraz)，化学名称为N-丙基-N-(2,4,6-三氯苯氧乙基)-1H-咪唑-1-甲酰胺，是一种咪唑类高效广谱杀菌剂，1977年由英国Boots.,Ltd合成，1977年推向市场，其通过抑制甾醇的生物合成而起作用，在植物体内具有内吸传导作用，渗透强，速效性好，活性高、杀菌谱广、持效期长、用量低，兼具保护、治疗和铲除作用。广泛应用于农作物生产中。
咪鲜胺合成方法众多，工艺路线庞杂。最初如美国专利US 3991071使用二溴乙烷做原料，毒性大价格贵，且为致癌物质。上世纪末，国内厂家开发用二氯乙烷和2,4,6-三氯苯酚为主要原料合成咪鲜胺。如专利CN 1246473及CN101402608A均有介绍。目前国内基本采用该路线，由2,4,6-三氯苯酚和1,2-二氯乙烷在氢氧化钠存在下醚化，与正丙胺胺化，酰氯化，缩合得到最终产物咪鲜胺。但釜式工艺具有反应时间长，能耗大，纯度低等弊端。随着国产咪鲜胺在国际市场上占有率不断提高，原药出口量逐年增大，高纯度的咪鲜胺原药需求量增多。因此开发一种高收率，低成本，连续流生产咪鲜胺的工艺意义重大。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法和装置，将咪鲜胺的釜式工艺改为微流场工艺，并匹配新的内构件和微流场动态反应器，反应时间短，能耗低，收率高，适用于工业化连续生产。
技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，包括如下步骤：
(1)用液碱将2，4，6-三氯苯酚溶解后与过量的1，2-二氯乙烷，分别泵入反应管道带有内构件的微流场管式反应器中，经高温反应，得到2，4，6-三氯苯氧乙基氯；
(2)将2，4，6-三氯苯氧乙基氯溶解在正丙胺中，单股泵入反应管道带有内构件的微流场管式反应器中，高温高压下反应，得到N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺；
(3)将N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺溶于有机溶剂中，固光液溶于有机溶剂中并加入三乙胺，两种溶液分别泵入微流场动态反应器，反应后挤出固液混合液，过滤，滤液直接用于下一步；。
(4)将咪唑溶于有机溶剂，并加入三乙胺，与步骤(3)所得滤液分别泵入微流场动态反应器，反应后挤出固液混合液，过滤，洗涤后脱溶，得纯品N-丙基-N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)-1H-咪唑-1-甲酰胺(咪鲜胺)。
咪鲜胺合成路线如下：
Figure BDA0003975243730000021
作为优选：
步骤(1)中，两相不互溶，作为微通道反应，保证一定线速度增强两相混合，优先的流体线速度在0.1m/s以上；所述高温为140～170℃，优选的温度为160℃。
步骤(1)中，液碱溶解2，4，6-三氯苯酚中，氢氧化钠和2，4，6-三氯苯酚当量比为1：1～1：1.5，水和2，4，6-三氯苯酚的质量比为1:1.5～1:2。优选的2，4，6-三氯苯酚：氢氧化钠：水＝1eq：1.0eq：1.5vol。
步骤(1)中，1，2-二氯乙烷与2，4，6-三氯苯酚的当量比为：4:1～8:1。优选的1，2-二氯乙烷：2，4，6-三氯苯酚＝4:1。
步骤(1)中，反应液在反应器中停留时间为5～20分钟。优选的停留时间为8min。
步骤(2)反应是2，4，6-三氯苯氧乙基氯在正丙胺中直接进行胺化，正丙胺既是溶剂又是试剂，高温高压促进反应进行。考虑安全因素，所述高温为120～140℃，优选130℃，压力为0.9MPa～1.5Mpa，优选1.2MPa。
步骤(2)中，所述2，4，6-三氯苯氧乙基氯与正丙胺当量比为1:5～1:10。优选1:6步骤(2)中，反应液在反应器中停留时间为5～20分钟。优选10min。
步骤(3)中三乙胺作为缚酸剂促进反应，但是在反应中为生成三乙胺盐酸盐固体，需要使用微流场动态反应器挤出固液混合态反应液。
步骤(3)中，所述N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺与固光的当量比为1:0.3～1:0.4，优选1:0.36；三乙胺的量为1.0～1.1eq，优选1.0eq；反应温度为80～100℃，优选85℃。
步骤(3)中，反应液在反应器中停留时间为2～10分钟。优选2.5min。
步骤(4)中三乙胺也是作为缚酸剂，反应中会产生三乙胺盐酸盐固体，所以要使用微流场动态反应器挤出固液混合态反应液。
步骤(4)中，所述咪唑当量为1.0～1.1eq，优选1.0eq；三乙胺当量为1.0～1.1eq，优选1.0eq；反应温度为80～100℃，优选85℃。
步骤(4)中，反应液在反应器中停留时间为5～20分钟，优选停留时间10min。
其中，所述内构件可以采用新型内构件，具有更好的传质、传热效果，大大提高反应速率和产品转化率。
本发明还提供了一种用于微流场反应技术制备咪鲜胺的内构件，包括一体化设计的网格结构和螺旋结构，所述网格结构和螺旋结构间隔排列，网格结构是采用条状板式单元片呈一定角度交叉连接而成。应用时，将该内构件置于反应管中，管道和内构件采用端部焊接方式，其工作原理是使用内构件中两种不同的结构使流体湍流更剧烈，从而增加其传质传热效果，提高反应效率。
本发明还提供了一种用于制备咪鲜胺的微流场动态反应器，包括传动电机，减速机和螺杆反应器，所述螺杆反应器内部设置搅拌桨，外部设置换热夹套，搅拌桨的中间段设置螺旋叶片；其工作原理是应用螺旋叶片在轴向推动物料，同时中间增加了搅拌叶片，在传输过程中对物料进行搅拌，在排料口将螺旋改为直齿，让物料排出更顺畅。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)本发明的咪鲜胺的制备方法，反应时间短，能耗低，生产周期短，效率高；
(2)本发明的咪鲜胺的制备方法，有几步反应都是高温高压的反应，使用微流场设备安全性更高；
(3)本发明的咪鲜胺的制备方法，使用新型内构件和微流场动态反应器，副反应少，收率高，同时设备占地面积小，有利于降低成本，提高产能。
(4)本发明的咪鲜胺的制备方法能够连续流生产，提高自动化程度，降低人工成本和人为操作的不确定性。
附图说明
图1为本发明所用微流场管式反应器设备图。
图2为本发明所用微流场内构件结构示意图及局部放大图。
图3为本发明所用微流场动态反应器结构示意图。
图4为本发明所用微流场动态反应器中螺杆反应器的结构示意图。
图5为本发明所用微流场动态反应器设备实拍图。
图6为实施例1中间体1 2，4，6-三氯苯氧乙基氯的核磁氢谱图1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)。
图7为实施例1中间体2N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺的核磁氢谱图1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)。
图8为实施例1中间体3N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙氨基甲酰氯的反应液(含三乙胺)的核磁氢谱图1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)。
图9为本发明实施例1制备的最终产物咪鲜胺的核磁氢谱图1H-NMR(DMSO-d6,400MHz)。
图10为本发明方法整个工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下实施例步骤(1)和(2)的微流场管式反应器均采用新型SXK内构件，所述内构件的结构如图2所示，包括一体化设计的网格结构11和螺旋结构12，网格结构11和螺旋结构12间隔排列，网格结构11是由采用条状板式单元片呈一定角度交叉连接而成。将该内构件置于反应管中，管道和内构件采用端部焊接方式。
以下实施例步骤(3)和(4)的微流场动态反应器均采用新型微流场动态反应器，其结构如图3、4和5所示，包括传动电机21，减速机22和螺杆反应器23，螺杆反应器23内部设置搅拌桨230，外部设置换热夹套，搅拌桨230的中间段设置螺旋叶片231。
实施例1
咪鲜胺的微流场制备方法，包括如下步骤：
(1)将2，4，6-三氯苯酚(500g)，氢氧化钠固体(121.6g)，水(750mL)，按1eq：1eq：1.5vol配成均相溶液，与1，2-二氯乙烷(1002.4g，4eq)，分别用计量泵泵入微流场管式反应器(带SXK内构件)，160℃反应，停留时间8分钟，反应器压力为1.4Mpa，所得反应液经冷却，分液得到2，4，6-三氯苯氧乙基氯粗品，真空蒸馏精制得到纯品628.7g，收率95.5％。
(2)将纯品2，4，6-三氯苯氧乙基氯(500g，1eq)与正丙胺(682.2g，6eq)搅拌配置成溶液单股泵入微流场管式反应器(带SXK内构件)，130℃反应，停留时间10min，反应器内压力为1.2Mpa，流出反应液中多余的正丙胺加碱蒸除，过滤除去无机盐后得到N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺纯品513.7g，收率94.5％。产品经过干燥处理后投下一步。
(3)将N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺(500g，1eq)溶于1，2-二氯乙烷(2000mL，4vol)作为溶剂A，固光(189.0g，0.36eq)溶于1，2-二氯乙烷(2000mL，4vol)并加入三乙胺(179.0g，1eq)作为溶剂B，分别泵入微流场动态反应器，A:B的流速比为1：1，85℃下反应，停留时间2.5min，反应后挤出固液混合液，过滤除去三乙胺盐酸盐，直接用于下一步。
(4)将咪唑(120.5g，1eq)溶于1，2-二氯乙烷(2000mL，4vol)，并加入三乙胺(179g，1eq)，作为溶液A与上述滤液作为溶液B分两股分别用计量泵泵入微流场动态反应器，A:B的流速比为1:2，85℃下反应，停留时间10min，反应后挤出固液混合液，过滤除去三乙胺盐酸盐，分别用酸水和碱水洗涤后脱溶得纯品N-丙基-N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)-1H-咪唑-1-甲酰胺(咪鲜胺，629.1g)。3,4两步收率94.4％。四步反应总收率85.2％，纯度99.2％。
实施例2
咪鲜胺的微流场制备方法，包括如下步骤：
(1)将2，4，6-三氯苯酚(700g)，氢氧化钠固体(170.3g)，水(1050mL)，按1eq：1eq：1.5vol比例配成溶液与1，2-二氯乙烷(1403.4g，4eq)，分别用计量泵泵入微流场管式反应器(带SXK内构件)，158℃反应，停留时间10分钟，反应器压力为1.2Mpa，所得反应液经冷却，分液得到2，4，6-三氯苯氧乙基氯粗品，真空蒸馏精制得到纯品877.4g，收率95.2％。
(2)将纯品2，4，6-三氯苯氧乙基氯(700g，1eq)与正丙胺(955.1g，6eq)搅拌配置成溶液单股泵入微流场管式反应器(带SXK内构件)，125℃反应，停留时间8min，反应器内压力为1.2Mpa，流出反应液中多余的正丙胺加碱蒸除，过滤除去无机盐后得到N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺纯品710.8g，收率93.4％。产品经过干燥处理后投下一步。
(3)将N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺(700g，1eq)溶于1，2-二氯乙烷(2800mL，4vol)作为溶剂A，固光(264.6g，0.36eq)溶于1，2-二氯乙烷(2800mL，4vol)并加入三乙胺(250.6g，1eq)作为溶剂B，分别泵入微流场动态反应器，A:B的流速比为1：1，85℃下反应，停留时间3min，反应后挤出固液混合液，过滤除去三乙胺盐酸盐，直接用于下一步。
(4)将咪唑(168.7g，1eq)溶于1，2-二氯乙烷(2800mL，4vol)，并加入三乙胺(250.6g，1eq)，作为溶液A与上述滤液作为溶液B分两股分别用计量泵泵入微流场动态反应器，A:B的流速比为1:2，85℃下反应，停留时间8min，反应后挤出固液混合液，过滤除去三乙胺盐酸盐，分别用酸水和碱水洗涤后脱溶得纯品N-丙基-N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)-1H-咪唑-1-甲酰胺(咪鲜胺，629.1g)。3,4两步收率93.6％。四步反应总收率83.2％，纯度99.4％。
实施例3
咪鲜胺的微流场制备方法，包括如下步骤：
(1)2，4，6-三氯苯酚(1000g)，氢氧化钠固体(243.6g)，水(1500mL)，按1eq：1eq：1.5vol比例配成溶液与1，2-二氯乙烷(2004.8g，4eq)，分别用计量泵泵入微流场管式反应器(带SXK内构件)，150℃反应，停留时间10分钟，反应器压力为1.3Mpa，所得反应液经冷却，分液得到2，4，6-三氯苯氧乙基氯粗品，真空蒸馏精制得到纯品1252.1g，收率95.1％。
(2)将纯品2，4，6-三氯苯氧乙基氯(1000g，1eq)与正丙胺(1364.4g，6eq)搅拌配置成溶液单股泵入微流场管式反应器(带SXK内构件)，130℃反应，停留时间8min，反应器内压力为1.3Mpa，流出反应液中多余的正丙胺加碱蒸除，过滤除去无机盐后得到N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺纯品1022.0g，收率94.0％。产品经过干燥处理后投下一步。
(3)将N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺(1000g，1eq)溶于1,2-二氯乙烷(4000mL，4vol)作为溶剂A，固光(378.0g，0.36eq)溶于1,2-二氯乙烷(4000mL，4vol)并加入三乙胺(358.0g，1eq)作为溶剂B，分别泵入微流场动态反应器，A:B的流速比为1：1，85℃下反应，停留时间3min，反应后挤出固液混合液，过滤除去三乙胺盐酸盐，直接用于下一步。
(4)将咪唑(241.0g，1eq)溶于1，2-二氯乙烷(4000mL，4vol)，并加入三乙胺(358.0g，1eq)，作为溶液A与上述滤液作为溶液B分两股分别用计量泵泵入微流场动态反应器，A:B的流速比为1:2，85℃下反应，停留时间10min，反应后挤出固液混合液，过滤除去三乙胺盐酸盐，分别用酸水和碱水洗涤后脱溶得纯品N-丙基-N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)-1H-咪唑-1-甲酰胺(咪鲜胺，1255.5g)。3,4两步收率94.2％。四步反应总收率84.2％，纯度98.7％。
对比实例1：
间歇式咪鲜胺的制备方法，包括如下步骤：
(1)3L反应瓶中投入2，4，6-三氯苯酚500g，1，2-二氯乙烷700g，30％浓碱350g，搅拌下密封加热。控制温度在130～135℃，反应10h。冷却降温静置后分出水层，油相用水洗后真空蒸馏得到纯品2，4，6-三氯苯氧乙基氯570g，收率86.6％。
(2)3L反应瓶中投入570g，丙胺848g，密闭加热升温，温度控制在95～100℃，回流反应11h。将至常温，加热蒸馏回收丙胺，抽滤除去不溶物，得N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺523g，收率84.4％。
(3)1L反应瓶中投入甲苯500g，搅拌下慢慢加入固体光气约190g，搅拌30分钟至其完全溶清得到固光甲苯溶液。另一3L反应瓶中投入850g甲苯，N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺523g，反应瓶后接一个尾气吸收装置，搅拌升温，升温至90℃开始滴加固光的甲苯溶液，控制滴加速度使温度控制在110～115℃，约4小时滴完。滴完后保温0.5h，得到N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙氨基甲酰氯的甲苯溶液1850g。
(4)在3L反应瓶中加入咪唑127.5g，三乙胺205g，搅拌升温至85℃，滴加N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙氨基甲酰氯的甲苯溶液。控制滴加速度使温度控制在80～85℃，约3h滴完，滴完后保温3h。冷却至常温，抽滤除去三乙胺盐，旋蒸除去溶剂后升温至120℃，逞热过滤掉不溶物，得到纯品N-丙基-N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)-1H-咪唑-1-甲酰胺(咪鲜胺，628g)，纯度94.6％，四步总收率65.8％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)用液碱将2，4，6-三氯苯酚溶解后与过量的1，2-二氯乙烷，分别泵入反应管道带有内构件的微流场管式反应器中，经高温反应，得到2，4，6-三氯苯氧乙基氯；
(2)将2，4，6-三氯苯氧乙基氯溶解在正丙胺中，单股泵入反应管道带有内构件的微流场管式反应器中，高温高压下反应，得到N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺；
(3)将N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)丙胺溶于有机溶剂中，固光液溶于有机溶剂中并加入三乙胺，两种溶液分别泵入微流场动态反应器，反应后挤出固液混合液，过滤，滤液直接用于下一步；
(4)将咪唑溶于有机溶剂，并加入三乙胺，与步骤(3)所得滤液分别泵入微流场动态反应器，反应后挤出固液混合液，过滤，洗涤后脱溶，得纯品N-丙基-N-(2，4，6-三氯苯氧乙基)-1H-咪唑-1-甲酰胺。
2.根据权利要求1所述的采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，液碱溶解2，4，6-三氯苯酚中，氢氧化钠和2，4，6-三氯苯酚当量比为1：1～1：1.5，水和2，4，6-三氯苯酚的质量比为1:1.5～1:2；1，2-二氯乙烷与2，4，6-三氯苯酚的当量比为4：1～8：1。
3.根据权利要求1所述的采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温反应，温度为为140～170℃，反应液在反应器中停留时间为5～20分钟。
4.根据权利要求1所述的采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述2，4，6-三氯苯氧乙基氯与正丙胺当量比为1：5～1：10。
5.根据权利要求1所述的采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高温高压下反应，温度为120～140℃，压力为0.9～1.5MPa；反应液在反应器中停留时间为5～20分钟。
6.根据权利要求1所述的采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述N-(2,4,6-三氯苯氧乙基)丙胺与固光的当量比为1:0.3～1:0.4，三乙胺的量为1.0～1.1eq；所述反应的温度为80～100℃，反应液在反应器中停留时间为2～10分钟。
7.根据权利要求1所述的采用微流场反应技术制备咪鲜胺的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述咪唑当量为1.0～1.1eq，三乙胺当量为1.0～1.1eq；所述反应的温度为80～100℃，反应液在反应器中停留时间为5～20分钟。
8.一种用于微流场反应技术制备咪鲜胺的内构件，其特征在于，所述内构件包括一体化设计的网格结构(11)和螺旋结构(12)，所述网格结构(11)和螺旋结构(12)间隔排列，网格结构(11)是采用条状板式单元片呈一定角度交叉连接而成。
9.一种用于制备咪鲜胺的微流场动态反应器，其特征在于，包括传动电机(21)，减速机(22)和螺杆反应器(23)，所述螺杆反应器(23)内部设置搅拌桨(230)，外部设置换热夹套，搅拌桨(230)的中间段设置螺旋叶片(231)。
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