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吡啶加保护气怎么蒸馏

发布时间:2024-12-04 18:37:33

❶ 吡啶三氧化硫与吡咯反应

吡咯(1-氮杂-2,4-环戊二烯),杂环化合物之一。分子式C4H5N,分子量:67.09,CAS号109-97-7。熔点-23℃,沸点129-131℃,密度0.967g/cm3。多个吡咯环可以形成更大的环系,如血红蛋白中的卟啉环,叶绿素中的卟吩环和维生素B12中的咕啉环。

历史
1857年,它从骨头的热解物中分离出来。它的名字来自希腊的pyrrhos(πυρρός,“微红,火热”),来自用来检测它的反应—当它被盐酸浸湿后赋予木材红色。

理化特性
吡咯及其甲基取代的同系物存在于骨焦油内。无色液体。沸点130~131℃,相对密度0.9691(20/4℃)。微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。吡咯在微量氧的作用下就可变黑;松片反应给出红色;在盐酸作用下聚合成为吡咯红;对氧化剂一般不稳定。它可以发生取代反应,主要在2位或5位上取代 。在15℃时,吡咯在乙酸酐中用硝酸硝化,得到2-硝基吡咯,产量不高,一部分变为树脂状物质。吡咯形式上是一个二级胺,但在稀酸中溶解得很慢;环上的氢被烷基取代后碱性增强,可形成不溶解的盐。吡咯可与苦味酸形成盐;还可还原成二氢和四氢吡咯。

吡咯可用1,4 -二羰基化合物与氨反应制取,工业上吡咯由丁炔二醇与氨通过催化作用制备。吡咯与苯并联的化合物称为吲哚,是一个重要的化合物。有些吡咯的衍生物具有重要的生理作用, 例如,叶绿素、血红素都是由4个吡咯环形成的卟啉环系的衍生物。四氢吡咯是一个重要的试剂,它与酮反应失水形成烯胺,即氨基旁有一个碳 -碳双键。例如环己酮与四氢吡咯形成的烯胺在有机合成中有多种用途。一般而言,用吡咯为原料进行实验之前,要重新蒸馏后再使用,因为吡咯长时间暴露在空气中易聚合生成聚吡咯(黑色固体)。

酸性比较:乙酸>苯酚> 吡咯 >环己醇

反应
酸碱性
吡咯碱性较其它胺类弱,其共轭酸的pKaH约为–1到–2。这是因为氮原子上的一对电子与两个双键上的电子形成离域体系(Π56)。正因为如此,吡咯有芳香性,形成共轭酸后芳香体系被破坏,故吡咯氮不易结合质子。

吡咯有微弱酸性,其pKa为16.5。用正丁基锂和氢化钠之类的强碱处理吡咯得其负离子,与亲电试剂如碘甲烷反应得N-甲基吡咯。

芳香性
与苯和其它五元杂环化合物比较,亲电取代反应活性吡咯>呋喃>噻吩>苯。吡咯亲电取代反应反应活性非常高,例如吡咯在氢氧化钠作用下与碘反应生成四碘吡咯。这是由于吡咯π电子云密度高于苯,且碳正离子中间体非常稳定。吡咯硝化不宜直接使用硝酸,因易被氧化,常使用温和的非质子试剂硝酸乙酰酯;磺化也避免使用硫酸,常用吡啶与三氧化硫加合物作磺化试剂。



[吡咯的共振式]

吡咯亲电取代反应α位活性更高,可通过曼尼希反应或Vilsmeier-Haack反应从吡咯制备α位上有取代基的衍生物。



[吡咯的Vilsmeier-Haack反应其中巯基作为保护基,可在兰尼镍催化下加氢脱去。]

吡咯与醛缩合得卟啉环,如苯甲醛与吡咯反应,冷凝得四苯基卟啉。对于取代吡咯,如已有基团为邻对位定位基,第二个基团进入相邻α位;如为间位定位基,则进入间位α位。

聚合
吡咯在浓酸中树脂化,在冷的稀酸或三氯化铁的甲醇溶液中聚合,得到导电化合物聚吡咯。[3]

nC4H4NH + 2FeCl3 → (C4H2NH)n + 2 FeCl2 + 2 HCl

氧化
与其它胺一样,吡咯在空气中和光照下氧化变黑,生成聚吡咯和多种胺氧化物。因此吡咯使用前需要蒸馏。

D-A反应
吡咯在一定条件下例如路易斯酸催化,或加热,高压而作为双烯体参与D-A反应。

主要用途
其衍生物广泛用作有机合成、医药、农药、香料、橡胶硫化促进剂、环氧树脂固化剂等的原喊册圆料。用作色谱分析标准物质,也用于有机合成及制药工业。

危险危害
健康危害: 吸入蒸气可致麻醉,并可引起体温持续增高。
燃爆危险: 本品易燃,具刺激性。
危险特性: 其蒸气与空气可形成爆炸性混姿棚合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂可发生反应。高温时分解,释出剧毒的氮氧化物气体。流速过快,容易产生积聚静电。容易自聚,聚合反应随着温度的上升而急骤加剧。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当郑塌远的地方,遇火源会着火回燃。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。

❷ 食品水分测定有哪几种方法

一、常采用的水份测定方法:

1、热干燥法:

①常压干燥法(此法用的广泛);

②真空干燥法(有的样品加热分解时用);

③红外线干燥法(此法用的广泛);

④真空器干燥法(干燥剂法);

2、蒸馏法

3、卡尔费休法

4、水分活度AW的测定

二、热干燥法

1、常压干燥法

(1)特点与原理

特点:此法应用最广泛,操作以及设备都简单,而且有相当高的精确度。

原理:食品中水分一般指在大气压下,100℃左右加热所失去的物质。但实际上在此温度下所失去的是挥发性物质的总量,而不完全是水。

(2)干燥法必须符合下列条件(对食品而言):

水分是唯一挥发成分

水分挥发要完全

食品中其它成分由于受热而引起的化学变化可以忽略不计。

高糖高脂肪食品不适应

只看符合上面三点就可采用烘箱干燥法。烘箱干燥法一般是在100~105℃下进行干燥。

(3)烘箱干燥法的测定要点

取样(称样):注意防止水分的变化

干燥条件的选择三个因素:①温度;②压力(常压、真空)干燥;③时间。

(一般是温度对热不稳定的食品可采用70~105℃;温度对热稳定的食品采用120~135℃。)

(4)操作方法

清洗称量皿→烘至恒重→称取样品→放入调好温度的烘箱(100~105℃)→烘1.5小时→于干燥器冷却→称重→再烘0.5小时→称至恒重(两次重量差不超过0.002g即为恒重)

计算:水分=G2-G1/W

固形物(%)=100-水分%

G1——恒重后称量皿重量(g)

G2——恒重后称量皿和样品重量(g)

W——样品重量(g)

(5)烘箱干燥法产生误差的原因

样品中含有非水分易挥发性物质(酒精、醋酸、香精油、磷脂等);

样品中的某些成分和水分的结合,使测的结果偏低(如蔗糖水解为二分子单糖),主要是限制水分挥发;

食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化,使样品重量增重;

在高温条件下物质的分解(果糖对热敏感);

被测样品表面产生硬壳,妨碍水分的扩散;尤其是对于富含糖分和淀粉的样品;

烘干到结束样品重新吸水。

2、真空干燥法

(1)原理:利用较低温度,在减压下进行干燥以排除水分,样品中被减少的量为样品的水分含量。

本法适用于在100℃以上加热容易变质及含有不易除去结合水的食品。其测定结果比较接近真正水分。

(2)操作方法

准确称2.00~5.00g样品→于烘至恒重的称量皿→至真空烘箱→70℃、真空度93.3~98.6KPa(700~740mmHg)→烘5小时→于干燥皿冷却→称至恒重

计算:水分=G/W

G——样品中干燥后的失重(g)

W——样品重量(g)

真空干燥法测水分,一般用于100℃以上容易变质、破坏或不易除去结合水的样品,如糖浆、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果酱和脱水蔬菜等样品都可采用真空干燥法测定水分。

二、蒸馏法测定水分(迪安—斯达克)

蒸馏发出现在二十世纪初,当时它采用沸腾的有机液体,将样品中水分分离出来,此法直到如今仍在适用。

(1)原理:把不溶于水的有机溶剂和样品放入蒸馏式水分测定装置中加热,试样中的水分与溶剂蒸汽一起蒸发,把这样的蒸汽在冷凝管中冷凝,由水分的容量而得到样品的水分含量。

(2)步骤

准确称2.00~5.00g样品→于250ml水分测定蒸馏瓶中→加入约50~75ml有机溶剂→接蒸馏装置→徐徐加热蒸馏→至水分大部分蒸出后→在加快蒸馏速度→至刻度管水量不在增加→读数

(3)计算:

水分=V/W

V——刻度管中水层的容量ml

W——样品的重量(g)

(4)常用的有机溶剂及选择依据

常用的有机溶剂有比水清的,也有比水重的。

苯甲苯二甲苯CCl4

密度0.880.860.861.59

沸点80℃80℃140℃76.8℃

(5)选择依据:对热不稳定的食品,一般不采用二甲苯,因为它的沸点高,常选用低沸点的有机溶剂,如苯。对于一些含有糖分,可分解释放出水分的样品,如脱水洋葱和脱水大蒜可采用苯,要根据样品的性质来选择有机溶剂。

(6)蒸馏法的优缺点

优点:热交换充分;受热后发生化学反应比重量法少;设备简单,管理方便

缺点:水与有机溶剂易发生乳化现象;样品中水分可能完全没有挥发出来;水分有时附在冷凝管壁上,造成读数误差;对分层不理想,造成读数误差,可加少量戊醇或异丁醇防止出现乳浊液。

三、卡尔—费休法---国家标准测微量水分

(1)原理:在水存在时,即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO2与I2产生氧化还原反应。

但该反应是个可逆反应,当硫酸浓度达到0.05%以上时,即能发生逆反应。如果我们让反应按照一个正方向进行,需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。经实验证明,在体系中加入吡啶,这样就可使反应向右进行。

I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH2氢碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶

I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10

(2)卡尔费休试剂的配制与标定

若以甲醇作溶剂,则试剂中I2、SO2、C5H5N(含水量在0.05%以下)三者的克分子数比例为I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10

这种试剂有效浓度取决于碘的浓度。新配制的试剂其有效浓度不断降低,其原因是由于试剂中各组分本身也含有一些水分,但试剂浓度降低的主要原因是由一些副反应引起的,较高消耗了一部分碘。

(3)配制:

称85gI2→于干燥的有塞棕色烧瓶中→加670ml无水CH3OH→塞上瓶塞→振摇使I2全部溶解→加270ml吡啶→混匀→于冰水浴冷却→通干燥的SO2气体60g→塞上瓶塞→于暗处24小时后标定使用

(4)标定:

先加50ml无水甲醇→于反应器中→接通电源→启动电磁搅拌器→用KF试剂滴入甲醇中使甲醇中尚残留的痕量水分与试剂达到终点(即指针到达一定刻度,不记录KF试剂用量)→保持一分钟→用10μl注射器从反应器加料口注入10μl蒸馏水(相当于0.01g水)→电流表指针接近零点→用KF试剂滴定到原定终点→记录

F=G*100/V

F——KF试剂的水当量(mg/ml)

V——KF滴定消耗试剂的体积(ml)

G——水的重量(g)

(5)步骤

对于固体样,如糖果必须预先粉碎,称0.30~0.50g样于称样瓶中

取50ml甲醇→于反应器中,所加甲醇要能淹没电极,用KF试剂滴定50ml甲醇中痕量水→滴至指针与标定时相当并且保持1min不变时→打开加料口→将称好的试样立即加入→塞上皮塞→搅拌→用KF试剂滴至终点保持1min不变→记录

计算:

水分=FV/W

F——KF试剂的水当量(mg/ml)

V——滴定所消耗的卡尔费休试剂(ml)

W——样品重量(g)

注:

①此法适用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脱水果蔬类等样品;

②样品中有强还原性物料,包括维生素C的样品不能测定;

③卡尔费休法不仅可测得样品中的自由水,而且可测出结合水,即此法测得结果更客观地反映出样品中总水分含量。

④固体样品细度以40目为宜,最好用粉碎机而不用研磨,防止水分损失。

四、水分活度值的测定

食品中水分活度的检验方法很多,如蒸汽压力法、电湿度计法、附感敏器的湿动仪法、溶剂萃取法、扩散法、水分活度测定仪法和近似计算法等。一般常用的是水分活度测定仪法(AW测定仪法)、溶剂萃取法和扩散法。水分活度测定仪法操作简便,能在较短时间得到结果。

1、AW测定仪法

⑴原理:在一定温度下主要利用AW测定仪中的传感器根据食品中水的蒸汽压力的变化,从仪器的表头上读出指针所示的水分活度。在样品测定前需用氯化钡和溶液校正AW测定仪的AW为9.000。

⑵步骤

①仪器校正

两张滤纸→浸于氯化钡饱和液中→用小夹子轻轻地把它放在仪器的样品盒内→然后将传感器的表头放在样品盒上,轻轻地拧紧→于20℃恒温烘箱→加热恒温3小时后→将校正螺丝校正AW为9.00

②样品测定

取样→于15~25℃恒温后→(果蔬样品迅速捣碎取汤汁与固形物按比例取样→肉和鱼等固体试样需适当切细)→于容器样品盒内→将传感器的表头置于样品盒上轻轻地拧紧→于20℃恒温烘箱中→加热2小时后→不断观察表头仪器指针的变化情况→等指针恒定不变时→所指的数值即为此温度下试样的AW值

2、溶剂萃取法

⑴原理:食品中的水可用不混溶的溶剂苯来萃取。苯在一定温度下其萃取的水量随样品中水分活度而变化,即萃取的水量与水相中的水分活度成比例,其结果与同温度下测定的苯中饱和溶解水值与水相中的水的比值即为该样品的水分活度。

⑵步骤

称样1.00g→于250ml磨口三角烧瓶→加100ml苯→塞上瓶塞→振摇1小时→静置10分钟→吸50ml→于卡尔费休水分测定器中→加无水甲醇70ml→混合→用KF试剂滴至微红色→置电

流指针再不变即为终点→记录

求苯中饱和溶解水值:

取蒸馏水10ml代替样品→加苯100ml→振摇2分钟→静置5分钟→同上样品测定

⑶计算

AW=[H2O]n×10/[H2O]0

AW——样品中水分活度值

[H2O]n——从食品中萃取的水量,即从KF试剂滴定度乘滴定样品消耗KF试剂毫升数

[H2O]0——测定纯水中萃取水量

3、扩散法

样品在康威氏微量扩散皿密封和恒温下,分别在较高和较低的标准饱和溶液中扩散平衡后,根据样品重量的增加和减少的量,求出样品中AW值。

五、其它测定水分方法

1、化学干燥法

化学干燥法就是将某种对于水蒸汽具有强烈吸附作用的化学药品与含水样品同装入一个干燥器(玻璃或真空干燥器),通过等温扩散及吸附作用而使样品达到干燥恒重,然后根据干燥前后样品的失重即可计算出其水分含量,此法在室温下干燥,需要较长时间,几天、几十天甚至几个月。

干燥剂有五氧化二磷、氧化钡、高氯酸镁、氢氧化锌、硅胶、氧化氯等。

2、微波法

微波是指频率范围为103~3×105MHZ的电磁波。当微波通过含水样品时,因水分引起的能量损耗远远大于干物质所引起的损耗,所以测量微波能量的损耗就可以求出样品含水量。

3、红外吸收光谱法

红外线属于电磁波,波长0.75~1000μm的光。红外波段可分三部分:

①近红外区0.75~2.5μm;

②中红外区2.5~25μm;

③远红外区25~1000μm。

根据水分对某一波长的红外光的吸收程度与其在样品中含量存在一定的关系的事实即建立了红外光谱测定水分方法。

拓展内容:

1、食品检测技术

(一)食品相关产品的致病性微生物、农药残留、兽药残留、重金属。

(二)食品添加剂的品种、使用范围、用量。

(三)专供婴幼儿的主辅食品的营养成分要求。

(四)对于营养有关的标签、标识、说明书的要求。

(五)与食品安全有关的质量要求。

(六)食品检验方法与规程。

(七)其他需要制定为食品安全标准的内容。

(八)食品中所有的添加剂必须详细列出。

(九)食品中禁止使用的非法添加的化学物质。

参考资料:

1、食品检测技术_网络

2、食品安全_网络

❸ 氟虫腈在家禽上的应用谁知道,具体传授一下。

我国目前已经成为全球主要农药生产与消费国家之一,但是生产品种主要以传统和仿制的中低档品种为主。我国农药生产与开发与发达国家和地区相比存在相当的差距,尤其是技术开发水平低,新农药的创制与开发本身难度大、周期长、投入大;尽管经过多年研究与开发,我国已经开发出部分拥有自主知识产权的创制农药,但是真正走入市场的并不多;面对如此局面,我国农药除加大创制研发力度外,还应高度重视开发一些具有市场前景的专利过期或即将过期的重要农药品种。本文将主要介绍一些专利过期不久或即将过期的一些重要农药品种及其合成所需中间体开发与生产情况,为国内开发与生产这些农药及中间体提供参考。

1 氟虫腈(fipronil)

由法国罗纳-普朗克公司开发,获中国专利授权(CN86108643),该化合物专利在2006年12月19日到期;同时,拜耳公司对氟虫腈及其中间体的制备方法也在我国获得专利授权(CN95100789.0),此项专利的有效期将持续到2015年。

氟虫腈是一种苯基吡唑类广谱杀虫剂,主要是阻碍昆虫γ-氨基丁酸控制的氟化物代谢,具有触杀、胃毒和中度内吸作用,对鳞翅目、蝇类和鞘翅目等一系列害虫具有很高的杀虫活性,与现有杀虫剂无交互抗性。氟虫腈2005年全球销售额为4.2亿美元,在杀虫剂品种销售额排名第4。

目前氟虫腈工业化生产合成路线主要有两条,一是以2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺为原料,经过重氮化得到重氮盐,再与2,3-二氰基丙酸乙酯反应得到;二是以2,6-二氯-4-三氟甲基苯肼为原料与富马腈反应,再氧化得到产品。

1.1 2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺

2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺主要合成路线有三条:①对三氟甲基苯胺法。对三氟甲基苯胺在溶剂中直接氯化得到2,6-二氯-4-三氟甲基苯胺。该法简单方便,但是对三氟甲基苯胺价格较贵,生产成本比较高,国外主要采用该法生产。②对氯三氟甲苯法。对氯三氟甲苯与二甲基甲酰胺和NaNH2在一定温度和压力下反应得到N,N-二甲基对三氟甲基苯胺,然后在光照下氯化,脱甲基并环上氯化得到目的产品。该法步骤较长,''三废''量较大。③3,4-二氯三氟甲苯法。以3,4-二氯三氟甲基苯胺为原料,与二甲基甲酰胺及氢氧化钠在压力釜中反应,在光照条件下氯化脱甲基并环上氯化得到产品。目前国内多家科研机构研究与开发此路线。此路线更趋于合理,产品质量高,''三废''量有一定减少。

1.2 2,6-二氯-4-三氟甲基苯肼

目前研究主要方向是以对氯三氟甲基苯为原料,在三氯化铁存在下深度氯化得到3,4,5-三氯三氟甲苯,然后与水合肼反应得到2,6-二氯-4-三氟甲基苯肼。

1.3 2,3-二氰基丙酸乙酯

2,3-二氰基丙酸乙酯合成方法,主要有分步法和一步法两种。分步法生产过程较为繁琐,生产过程中产生对人体有害的剧毒品且''三废''量比较大,因此目前主要采用一步法生产。一步法合成工艺为:将氰化钠和溶剂无水乙醇混合,充分溶解后,加入多聚甲醛,溶解后接着加入氰乙酸乙酯,氰化钠、多聚甲醛、氰乙酸乙酯投料比例为1:1:0.91(m:m)。然后使用盐酸酸化后,再经过萃取水洗得到粗品,最后精馏去除溶剂得到产品。目前国内泰州天源化工有限公司等数家企业采用该法生产2,3-二氰基丙酸乙酯。

2 溴虫腈(chlorfenapyr)

由美国氰胺公司开发,获中国专利授权(CN88106516.1),该专利将在2008年7月28日到期。德国巴斯夫公司在中国获得虫螨腈原药和10%虫螨腈悬浮剂临时登记。目前国内江苏龙灯化学有限公司和广东德利生物科技公司有相关登记。

溴虫腈是一种新型吡咯类广谱杀虫杀螨剂,在植物表面渗透性强,有一定内吸活性,兼有胃毒和触杀作用,可以防治多种鳞翅目、双翅目、鞘翅目、半翅目害虫和螨类,并可有效防治对氨基甲酸酯类、有机磷类和拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性的昆虫。

溴虫腈的合成方法主要有:①2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈在光照下与溴反应,再与乙醇钠反应得到;②芳基吡咯腈在叔丁醇钾作用下,在四氢呋喃中与氯甲基乙基醚反应;③芳基吡咯腈在DMF、三氯氧磷、三乙胺存在下与二乙氧基甲烷反应得到。其中主要中间体为芳基吡咯腈,国内外研究主要集中以2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈为原料的路线上。2.1 2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈

有关芳基吡咯-3-腈专利报道比较多,国外公司一般采用2-对氯苯基甘氨酸为原料,三氟乙酸酐为三氟乙酰化剂,并关环成4-对氨基苯基-2-三氟甲基吡唑啉-5-酮,再与2-氯丙烯腈反应生成2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈。国外在我国申请不少专利,如有三氯化磷和三乙胺存在下用三氟乙酸进行三氟乙酰化,或用三氟乙酰氯代替三氟乙酸反应的,也有选择合适的极性溶剂和碱等。

国外也有研究人员采用对氯苯基三氟乙酰胺基腈为原料,在酸存在下与酰卤反应生成恶唑胺的酰化衍生物,继而在碱性条件下与2-氯丙烯腈反应得到2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈。

国内许多科研机构也进行了大量研究,如郑州大学和大连理工大学,以对氯苄胺为基础原料,在三氯化磷存在下与三氯乙酸反应,三氟乙酰化得到N-对氯苄基三氟乙酰胺;然后在三氯氧磷存在下通过氯化得到对氯苄基氯三氟乙酰亚胺;在碱的存在下对氯苄基氯三氟乙酰亚胺与氯代丙烯腈发生1,3偶极环加成反应,区域定向性地得到2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈。该路线尽管步骤比较多,但是原料价廉易得,国此具有较高的应用开发价值。

国内还有一些文献报道以对氯苯基氨基丙烯腈经过溴化后与三氟甲基丙酮环合得到2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈,尽管该法简单,但是原料来源比较困难。

3 四氟苯菊酯(transfluthrin)

该品种由拜耳公司开发,获中国专利授权(CN88100834),该专利将在2008年2月11日到期。拜耳公司在我国获得拜奥灵原药的临时登记,国内相关登记企业有江苏常州康泰化工有限公司和扬农化工股份有限公司。四氟苯菊酯是一种高效、低毒的卫生用拟除虫菊酯杀虫剂,具有吸入、触杀和驱避活性,对蚊虫具有快速击倒作用,用作多种蚊香、驱蚊片的原料,也可以有效防治苍蝇、蟑螂和白粉虱,其药效远高于烯丙菊酯。由于常温下的饱和蒸气压比较高,四氟苯菊酯还可用于制备野外和旅游用的杀虫产品,从而将卫生杀虫剂的应用从室内拓展到室外。

四氟苯菊酯合成主要是以2,3,5,6-四氟苄醇为原料,在甲苯作为溶剂的情况下与吡啶和二氯菊酰氯进行反应制得。其中四氟苄醇为关键的中间体,二氯菊酰氯则为多种拟除虫菊酯通用型中间体,国内山东大成农药化工股份有限公司等多家企业已经生产,因此主要介绍关键中间体四氟苄醇的合成。

四氟苄醇合成难度比较大,国外文献报道主要有两条路线生产:①采用四氟苯甲酸或者四氟苯甲醛为原料合成四氟苄醇,如欧洲专利介绍,以1,2,4,5-四氟苯与正丁基锂反应,然后与二氧化碳作用制备2,3,5,6-四氟苯甲酸,再利用LiAlH4还原制备2,3,5,6-四氟苄醇。该法过程相对比较简单,但是反应条件苛刻,原料来源比较困难;②日本和国内一些专利文献报道则采用2,3,5,6-四氯对苯二腈为原料合成四氟苄醇。具体过程以二甲基甲酰胺以为溶剂,四氯对苯二腈与无水氟化钾进行亲核取代反应,生成2,3,5,6-四氟苯腈;然后在80%浓硫酸存在下,四氟苯腈进行水解反应得到四氟对苯二甲酸;四氟对苯二甲醇在三丁胺和氢氧化钠存在下发生脱羧反应得到四氟苯甲酸;四氟苯甲酸在甲苯作为溶剂的情况下,与氯化亚砜发生酰氯化反应得到四氟苯甲酰氯,在四氢呋喃作为溶剂的情况下,四氟苯甲酰氯与硼氢化钠催化还原得到四氟苄醇。

目前国内江苏扬农化工股份有限公司和江苏激素研究所等能够生产四氟苄醇。

4 唑螨酯(fenpyfoximate)

该品种由日本农药株式会社开发,获中国专利授权(CN86108691),此专利于2006年12月26日到期。日本农药株式会社还在中国获得唑螨酯原药、13%炔螨•唑螨水乳剂等多种产品登记。国内山东栖霞通达化工有限公司和江苏龙灯化学有限公司也有制剂登记。

唑螨酯是一种苯氧吡唑类杀螨剂,高剂量时可以直接杀死螨类,低剂量可以抑制类蜕皮或者产卵,具有击倒和抑制蜕皮作用,无内吸作用,可以防治多种螨类,尤其是多种果树上的叶螨和红蜘蛛,对幼螨和若螨具有优良活性,对天敌比较安全,对蜜蜂无不良影响,对家蚕有拒食作用。

唑螨酯合成主要以1,3-二甲基吡唑酮-5为原料,经过1,3-二甲基-5-氯吡唑甲醛-5、1,3-二甲基-5-苯氧基吡唑甲醛-5得到1,3-二甲基-5-苯氧基吡唑肟-5,然后与中间体对氯甲基苯甲酸叔丁酯进行反应得到唑螨酯。其中重要的中间体为1,3-二甲基吡唑酮-5和对氯甲基苯甲酸叔丁酯。

4.1 1.3-二甲基吡唑酮-5

国内外文献报道吡唑酮合成主要采用无水甲基肼,并以无水乙醇或甲醇作为溶剂进行吡唑酮的环化反应。由于无水甲基肼价格昂贵,且运输和使用也极不安全,国内研究人员选用了甲基肼水溶液为起始原料合成1,3-二甲基吡唑酮-5,具体过程为:40%甲基肼水溶液与乙酰乙酸乙酯在75℃下进行环化反应得到粗1,3 -二甲吡唑酮-5,产物经过乙醚重结晶纯化。

国外专利文献也介绍了1,3-二甲基吡唑酮-5的其他合成方法:①以水为反应介质,用氢氧化钠的水溶液中和硫酸甲基肼,不分离出中和产生的硫酸钠副产物,直接和乙酰乙酸乙酯反应,得到产物;但是收率比较低;②以乙醇为反应介质,用氢氧化钠的乙醇溶液中和硫酸甲基肼,不分离副产物,直接与乙酰乙酸乙酯反应,得到1,3-二甲基吡唑酮-5,收率比较高。

4.2 对氯甲基苯甲酸叔丁酯

该中间体合成相对比较简单,工业化生产一般以叔丁醇为原料,与吡啶和对氯甲基苯甲酰氯在室温下进行反应,反应后加入一定量的水,然后用甲苯萃取有机相,分离出有机层后进行蒸馏脱去甲苯,得到对氯甲基苯甲酸叔丁酯,进一步纯化得到精制产品。

5 嘧菌酯(azoxystrobin)

该品种是由先正达开发,获中国专利授权(CN1047286),该专利将于2010年2月8日到期。在美国、欧洲、日本等数十个国家有登记和销售,嘧菌酯2005年全球销售额达到6.35亿美元。

嘧菌酯是模仿天然产物Strobilurin A化学结构而产生的新型高效广谱甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,嘧菌酯对几乎所有各真菌纲病害如白粉病、锈病、颖枯病、网斑病、黑星病、霜霉病、稻瘟病等数十种病害均具有很好的活性。具有保护、治疗、铲除、渗透和内吸活性,适宜于禾谷类、水稻、多种果树和蔬菜杀菌抗菌,对地下水和环境安全。

嘧菌酯合成路线主要分为两种:①先合成中间体(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯,然后分别与4,6-二氯嘧啶、水杨腈反应生成最终产物;②4,6-二氯嘧啶先与水杨腈反应后再与(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯反应得到嘧菌酯。两种方法中(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯是合成嘧菌酯的关键中间体。

文献报道(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯的合成路线比较多,但是常用、具有工业化前景的主要是邻羟基苯乙酸为原料经过3步反应得到丙烯酸甲酯的路线,具体工艺过程为:将邻羟基苯乙酸、乙酸酐先进行反应,然后在氮气保护下,与原甲酸三甲酯反应,分离出低沸点物质,将剩下混合物加入甲醇后,加热回流然后冷却结晶得到中间产物3-(α-甲氧基)亚甲基苯并呋喃-2(3H)-酮(Ⅰ);将甲醇钠、四氢呋喃和甲醇混合后冷却,在氮气保护下分批加入上述反应得到的化合物Ⅰ中,然后进行成环反应得到(E)-3-甲氧基-2-(2-羟基苯基)丙烯酸甲酯。有的文献报道合成(E)-3-甲氧基-2- (2-羟基苯基)丙烯酸甲酯可以选用乙酸甲酯、N,N-二甲基甲酰胺等溶剂。

6 烟嘧磺隆(nicosulfuron)

该品种由日本石原产业株式会社开发,获得中国专利授权(CN87100436),该专利于2007年1月27日到期。日本石原产业株式会社在中国获烟嘧磺隆原药和多种制剂的登记,国内相关登记企业有浙江金牛农药有限公司(80%烟嘧磺隆可湿性粉剂、40g/L烟嘧磺隆悬浮剂)和天津中农化农业生产资料有限公司(40g/L烟嘧磺隆悬浮剂)。

烟嘧磺隆是一高效玉米田选择性苗后除草剂,是目前磺酰脲类除草剂中销售额最大的品种,2005年全球销售额2.38亿美元。低剂量苗后使用能有效防除玉米田多种一年生禾本科杂草、阔叶杂草及莎草科杂草,其被叶和根迅速吸收,并通过木质部和韧皮部迅速传导,玉米对该药物有较好耐药性,该药剂对哺乳动物毒性低。

国外专利报道烟嘧磺隆主要从2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶在三乙胺存在下与光气反应生成相应的异氰酸酯,再与2-氨磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺在乙腈中反应制得。文献还报道其他多种合成路线,但是多数路线均涉及重要的中间体2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶和2-氨磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺。

6.1 2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶

2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶是磺酰脲类除草剂的重要中间体,以其为原料除合成烟嘧磺隆外,还用于合成苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、嘧啶磺隆、玉嘧磺隆等。该中间体合成主要采用硝(盐)酸胍与丙二酸二乙酯反应制得。目前国内开发比较成熟的工业技术是采用硝酸胍与丙二酸二乙酯合成。具体工艺过程:在催化剂乙醇钠存在下,硝酸胍与丙二酸二乙酯反应得到2-氨基-4,6-二羟基嘧啶;2-氨基-4,6-二羟基嘧啶在溶剂存在的情况下,与三氯氧磷反应得到2-氨基- 4,6-二氯嘧啶;二氯嘧啶与甲醇钠发生甲氧基化反应得到2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶。目前国内有企业采用该法生产,生产过程中产生一定数量的''三废'',有待进一步改进与完善。

6.2 2-氨磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺

2-氨磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺国内文献报道的合成路线主要采用2-氯烟酸为原料合成,也有专利报道以2-羟基-2-氰基吡啶为原料,但是该原料供应紧张,价格昂贵,不适合工业化生产。国外专利报道以2-氯烟酸为原料,用氯气对2-位的巯基进行氧化后,用Al(CH3)3及NH(CH3)2进行3-位的酰胺化得到目的产物。国内研究人员在此基础上进行改进,提高收率,目前已具备工业化生产水平。具体工艺过程:2-氯烟酸、氯化亚砜及二甲胺反应得到2-氯-N,N-二甲基烟酰胺(Ⅰ);化合物Ⅰ与Na2S•9H2O及S加热反应得到2-巯基-3-N,N-二甲基烟酰胺(Ⅱ);化合物Ⅱ溶解于氨水中,然后在酸性条件下与过氧化氢及次氯酸钠发生反应得到2-氨磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺。该工艺以2-氯烟酸为原料经过四步反应合成目的产物,收率可以达到86%以上,反应条件比较温和,反应中使用的有机溶剂均可回收套用。

7 吡螨胺(tebufenpyrad)

该品种由日本三菱化成株式会社开发,获中国专利授权(CN88102427),该专利将于2008年4月23日到期。必螨立克10%可湿性粉剂曾在中国获得临时登记(LS93021)。

吡螨胺是一种吡唑酰胺类新型杀虫杀螨剂,具有独特的化学性质和新颖的作用方式,对各种螨类的各生育期均有速效和高效,持效期长、毒性低、无内吸性,具有优异的越层渗透活性,对目标物具有极佳的选择性,能控制经药剂处理的植株中未接触药剂部位上的害螨,这是其他杀螨剂所没有的功能。与常用的杀螨剂无交互抗性,对蚜虫、叶蝉、粉虱及鳞翅目、半翅目害虫也有一定防治效果。

吡螨胺主要从吡唑甲酰氯与对叔丁基苄胺反应得到,其中对叔丁基苄胺是关键中间体。

有关对叔丁基苄胺的合成文献报道比较多,主要有:①日本三菱化成公司主要采用对叔丁基苯甲醛与氨在催化剂作用下发生还原反应得到,该法可以制得高纯度对叔丁基苄胺,但是反应需要在高压下进行,对设备要求比较高,投资也比较大;②国内研究人员开发Delepine反应,以对叔丁基苄氯与乌洛托品反应,形成的季铵盐在甲醇-盐酸中水解生成对叔丁基苄胺,该法反应条件相对温和,适合工业化生产。

国内浙江大学及浙江工业大学研究人员对Delepine反应进行反复实验,具体工艺过程如下,对叔丁基苄氯与乌洛托品在仲丁醇作为溶剂下进行反应,然后加入盐酸和甲醇继续反应,反应混合物冷却过滤,滤液浓缩得到土黄色固体后,加入一定量的水溶解,再用氢氧化钠进行碱化,析出大量的黄色液体,然后用氯仿萃取黄色液体得到对叔丁基苄胺。优化反应条件为:反应温度40℃,对叔丁基苄氯与乌洛托品投料比为1:1.2(m:m)。

8 烯啶虫胺(nitenpyram)

该品种由日本武田公司开发,获得中国专利授权(CN88104801.1),该专利将于2008年8月1日到期。国内相关登记企业有江苏南通江山农药化工股份有限公司和江苏连云港立本农药化工有限公司,未查到外国公司在中国登记。

烯啶虫胺属于烟酰亚胺类杀虫剂,具有独特的化学和生物性质,对害虫的突触受体具有神经阻断作用,对各种蚜虫、粉虱、水稻叶蝉显示卓越的活性,并同时具有高效、低毒、内吸、无交互抗性、对作物无药害等优点,广泛用于水稻、果树、蔬菜和茶防治多种害虫。

烯啶虫胺合成是以2-氯-5-甲基吡啶为原料经过N-乙基-2-氯-5-吡啶甲基胺,然后与1,1-二甲硫基-2-硝基乙烯和乙醇混合液进行反应,再与甲胺水溶液反应得到。其中关键中间体为2-氯-5-氯甲基吡啶。

2-氯-5-氯甲基吡啶是重要的农药中间体,不仅用于合成烯啶虫胺,还是其他重要烟碱类农药吡虫啉、啶虫脒、噻虫啉等的中间体。2-氯-5-氯甲基吡啶的研究与生产随着吡虫啉、烯啶虫胺的研究而兴起。国内外工业化生产的主要方法有:①以3-甲基吡啶为原料经过N-氧化物反应得到3-氯甲基吡啶,然后定向氯化得到;②环合法,以苄胺和丙醛反应,经过环氯化得到3-氯甲基吡啶,再经过氯化得到;③国内研究人员在美国瑞利公司开发的环戊二烯直接环合基础上,开发了以环戊二烯为原料通过关环反应直接制备2-氯-5-氯甲基吡啶,该路线原料易得,生产成本比较低,目前国内大连凯飞化工股份有限公司、江苏化工农药集团公司、江苏克胜股份有限公司多采用该法生产;④江苏农药研究所开发了以吗啉为原料的生产路线,以吗啉为原料经过N-丙烯基吗啉、1-氯-2-(4-吗啉)-3-甲基环丁基腈、2-氯-4-甲酰基戊腈、2-氯-5-甲基吡啶等中间体合成2-氯-5-氯甲基吡啶,该法具有原料成本低、反应条件温和等优点,具有工业化前景。

9 双草醚(bispyribac-sodium)

该品种由日本组合化合物公司开发,获中国专利授权(CN88108904.4),该专利将于2008年12月22日到期。日本组合化学公司还在中国获得双草醚原药(PD20040015)和10%双草醚悬浮剂(PD20040014)登记。国内相关登记企业有江苏激素研究所有限公司和上海菱农化工有限公司等。

双草醚是一种嘧啶型水杨酸类广谱除草剂,通过阻碍支链氨基酸的生物合成而起作用,主要在水稻直接田中使用,能有效防除一年生及多年生禾本科和阔叶杂草,特别能防除1~7叶期的稗草,且用量极低,具有广阔的应用前景。该农药在日本、欧美等国家已申请登记。

双草醚的合成主要有两条路线,一是非酯基保护法,由2,6-二羟基苯甲酸和2-取代-4,6-二甲氧基嘧啶在碱性条件下反应生成双草醚;二是酯基保护法,由2,6-二羟基苯甲酸先酯化,然后酯化物与2-取代-4,6-二甲氧基嘧啶在碱性条件下反应生成双草醚的酯,再经过催化加氢、中和得到双草醚。其中关键的中间体为2-取代-4,6-二甲氧基嘧啶,通常选用4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶。

文献报道4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶的合成路线主要有:①碘甲烷法,碘甲烷与4,6-二羟基-2-甲硫基嘧啶反应制备,该法收率不高,同时磺甲烷价格昂贵;②硫酸二甲酯法,硫酸二甲酯与4,6-二羟基-2-巯基嘧啶反应,该法收率比较低,且''三废''排放量较大;③3-氨基-1,3-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶与过氧化氢氧化制备,该法原料来源困难;④浙江工业大学研究人员开发以丙二酸二乙酯和硫脲为原料的合成路线,在甲醇钠存在下缩合成4,6-二羟基-2-嘧啶硫酸钠,再经过甲基化、氯化、甲氧基化等一系列反应得到4,6-二甲氧基-2-甲硫基嘧啶,尽管步骤较多,但是反应条件温和,原料价廉易得,具有工业化应用前景。

上面介绍了部分农药及其中间体的合成,这些农药具有一些共同特点,就是国外公司开发,且在中国取得专利授权,同时这些品种都在中国已经或曾经登记过,同时专利已经到期或即将到期。专利一旦到期可以进行仿制,同时由于在国内取得登记或者临时登记,具有一定推广应用基础,产品开发生产后比较容易被市场所接受,可以大大缩短进入市场的时间。而这些农药开发的关键在于重要中间体的开发与研究,因此国内相关科研机构和农药生产企业,应积极跟踪国外专利农药法律保护状态,加强中间体开发研究,期待改进和完善中间体合成工艺,降低中间体生产成本,为生产这些高效低毒具有良好市场前景的农药打下坚实基础。

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