2,6-二氟苯甲酰胺合成工艺进展

2,6-二氟苯甲酰胺合成工艺进展

1苯甲酰脲类农药2.2-二氟二胺是合成苯甲酮中毒的重要兆头。苯甲酮类农药属于异构化合成剂。抑制昆虫体内的异质化合成会导致昆虫死亡。其作用机制与其他农药不同。具有高度的寄生虫活性、抗虫性、低残留、选择性强、对人类安全等特点。这是一种环境友好的氟族谱刺槐剂新品种。近十几年来,国际上苯甲酰脲类农药得到迅速发展,开发出除虫脲、氟铃脲、伏虫隆、定虫隆、氟虫脲、杀虫隆、啶蜱脲、氟酰脲等。国内外市场对高质量的2,6-二氟苯甲酰胺需求增长较快。2,6-二氟苯甲酰胺目前国内有近10家企业在生产,但是总体上生产工艺落后,环保污染严重,产品质量不稳定,无法满足国内外市场的需求,同时也在一定程度上制约了我国苯甲酰脲类农药的开发与生产。2,6-二氟苯甲酰胺未来发展的重点,一是需要提升和改进合成工艺,减少三废产生,提高产品质量;二是加大下游含氟农药的开发与生产。2合成工艺的选择2,6-二氟苯甲酰胺工业化合成工艺,主要以2,6-二氯甲苯为原料,经过2,6-二氯苯甲腈、2,6-二氟苯甲腈到2,6-二氟苯甲酰胺,其中主要区别在于每道工序的工艺参数、催化剂、溶剂等的优化与选择。基本的合成工艺如下:国内研究机构和不少生产企业,主要以2,6-二氯苯甲腈为原料生产2,6-二氟苯甲酰胺,2,6-二氯苯甲腈价格较高,因此导致生产成本较高,市场竞争力不强。而以2,6-二氯甲苯为起始原料,通过原料链的拉伸,可以有效地降低生产成本,提升2,6-二苯甲酰胺的市场竞争力,随着国内氯甲苯工业的产能和产量快速增长,高质量的2,6-二氯甲苯供应没有任何问题。2.12制备芳香腈的流程再造传统的2,6-二氯苯甲腈的合成主要采用2,6-二氯甲苯经过侧链氯化得到2,6-二氯苯亚甲基氯,或者由邻硝基甲苯先氯化得到2-硝基-6-氯甲苯,再高温氯化得到2,6-二氯亚甲基氯,然后水解成醛,和盐酸羟胺反应生成醛肟,再脱水得到2,6-二氯苯甲腈。该法尽管反应条件温和,但是工艺长、收率低、“三废”多、污染严重。国外主要采用氨氧化法一步制备,目前国内氨氧化制备腈的技术在许多中间体合成中工业化应用,如苯甲腈、间苯二甲腈、对苯二甲腈等。文献报道具体过程,将2,6-二氯甲苯气化,然后和空气、氨气混合、预热,通过装填有催化剂的流化床反应器,反应温度由外加热维持,并自动调节和控制,脱离反应器的高温气体,通过冷凝器冷凝后,沉积于捕集器内,得到2,6-二氯苯甲腈,含有氨气的尾气经水洗处理后排空。气相氨氧化法是目前制备芳香腈类主要工业化方法之一,其中关键在于催化剂的选择,一般气相氨氧化催化剂主要组成为钒和铬,文献报道2,6-二氯苯甲腈的催化剂主要选择含钒的化合物。具体制备实例,将偏钒酸铵117g加入1L水中,加热使其完全溶解。再向该溶液加入85%磷酸139.2g,得到浓褐色溶液,该溶液中加入含有二氧化硅471g的硅溶胶2400mL,加热搅拌成均匀悬浮液,将该溶液进行喷雾干燥,得到催化剂颗粒;再在580℃下焙烧5h,得到催化剂成品,其主要成份为钒/磷/硅。2,6-二氯苯甲腈制备一般选用流化床反应器,也有文献报道采用固定床反应器,但是工业化生产中流化床传热效果更为理想,更适合工业化生产。原料配比为2,6-二氯甲苯∶氧∶氨=1∶3∶3(mol)。2.22其他催化剂的合成工艺2,6-二氟苯甲腈合成是以2,6-二氯苯甲腈为原料,以氟化钾为氟化剂进行卤素交换反应,这种芳环上氟原子取代其他卤素的反应属于亲核取代反应,影响和促进反应的因素比较多,因此目前卤素交换法研究主要集中在反应所用溶剂、催化剂、氟化剂等方面。通常选用的溶剂为环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等;催化剂主要有冠醚、聚乙二醇、季铵盐等。河北工业大学研究报道,在配有冷凝器回流装置的500mL干燥的四口烧瓶中,依次加入17.2g2,6-二氯苯甲腈、50mL溶剂环丁砜、0.5g阻聚剂间二硝基苯、1g催化剂四正丁基溴化铵,然后在搅拌下加入14.5g无水氟化钾,逐步升温到170~175℃,保持2.5h;然后升温至沸腾温度220℃,保持6h,反应结束后降至室温,过滤除去钾盐,滤液用油泵减压蒸馏得到12.5g2,6-二氟苯甲腈,收率为91.2%,纯度97.5%。河北化工研究院提出以DMF取代传统工艺中环丁砜作溶剂,避免反应温度高、易发生副反应而导致氟化物收率降低的缺点,且具有反应温度低、产品收率高等优点,同时DMF价格相对便宜易于完全回收循环使用;选择复合催化剂催化,避免了冠醚价格较高、季铵盐容易分解的弊端,且提高了相转移催化效果。具体的催化剂组成没有介绍,反应温度约为160℃左右,从研究报告来看,反应时间要比传统工艺长一些。唐山学院环化系研究人员也提出以DMF替代环丁砜作为溶剂,催化剂选择季铵盐类,产品的收率约为95.1%,纯度为98.2%。从目前国内合成技术来看,催化剂的选择、制备还应加大研究力度,便于提高产品的质量。2.32,6-二氟苯甲酰胺2,6-二氟苯甲酰胺的合成2,6-二氟苯甲腈水解得到2,6-二氟苯甲酰胺,传统的水解工艺通常为酸性水解,一般选用90%的浓硫酸,反应产率比较高,但是制备的2,6-二氟苯甲酰胺在今后合成农药过程,其残留的硫酸根会产生不必要的脲类衍生物,影响产品质量,而且后处理比较复杂。目前国内研究与工业化生产一般选择在碱性条件下进行,河北化工学院提出氢氧化钠与过氧化氢混合溶液水解制备2,6-二氟苯甲酰胺。唐山学院提出工艺过程,在装有回流冷凝器、滴液漏斗的250mL四口烧瓶中,加入3%~8%的氢氧化钠水溶液,加入30g2,6-二氟苯甲腈,搅拌、加热并滴加30%过氧化氢约86mL,保持反应温度为35~55℃约3h,然后冷却至室温、用稀盐酸中和,过滤、洗涤、干燥,得到30.5g纯度为98.5%的2,6-二氟苯甲酰胺。值得提出的是即使采用碱性溶液进行水解,可以减少硫酸根的残留,但是反应后滤液需要用盐酸中和,会生产相当数量的含盐废水,部分文献报道可以循环使用,但是工业化生产中含盐废水循环使用有一定限制,必须要进行治理,而含盐废水中尤其是盐分除去蒸发外,很难通过其他方式进行处理,因此今后在水解工序还应加大清洁工艺的开发,尤其是要重点开发固体碱或固体酸的绿色水解工艺。3下游农药的合成3.1杀菌及对药物的作用除虫脲(Diflubenzuron),结构式:化学名称1-(4-氯苯基)-3-(2,6-二氟苯甲酰基)脲,商品名敌灭灵,具有触杀和胃杀作用,杀卵和幼虫效果最强,对已经产生抗药性的害虫有明显防治效果,主要用于防治鳞翅目害虫,国内有生产厂家,主要生产企业有河北威远生物化工集团公司、江阴苏利精细化工有限公司、南通利通化工、安阳安林生化有限公司等。目前工业化工艺有两条,均以2,6-二氟苯甲酰胺为基础原料与草酰氯先合成2,6-二氟苯甲酰基异氰酸酯,然后再与其他中间体加成反应得到。2,6-二氟苯甲酰基异氰酸酯合成(下同):合成工艺1:合成工艺2:3.2化学成分防治技术氟铃脲(Hexaflumuron),结构式:化学名称:1-[3,5-二氯-4-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯基]-3-(2,6-二氟苯甲酰基)脲,是一种杀虫谱广的特异性杀虫剂,用于蔬菜、棉花、果树、林木等多种作物防治鳞翅目害虫,并对有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯产生抗性的害虫具有良好的效果,但是对家蚕和鱼毒性较大,另外在防治白蚁方面效果很显著。国内主要生产企业有大连瑞泽农药股份有限公司和山东德州恒东农药化工有限公司等。工业化工艺有两种,一是由2,6-二氟苯甲酰胺与草酰氯反应生成相应的异氰酸酯,再与二氯四氟乙氧基苯胺加成反应生成氟铃脲;二是由二氯四氟乙氧基苯胺与光气反应生成相应的异氰酸酯,再与2,6-二氟苯甲酰胺加成反应生成氟铃脲。其中3,5-二氯-4-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯胺合成是以对硝基酚为原料,经过氯化、氢化、缩合等步骤合成,反应方程式:合成工艺1:合成工艺2:3.3-二氟苯甲酰基法伏虫隆(Teflubenzuron),结构式:化学名称1-(3,5-二氯-2,4-二氟苯基)-3-(2,6-二氟苯甲酰基)脲,别名农梦特,主要用于防治鳞翅目类害虫,该品种国内生产与应用报道较少。其合成工艺主要是以2,6-二氟苯甲酰胺为基础原料先合成2,6-二氟苯甲酰基异氰酸酯,然后与3,5-二氯-2,4-二氟苯胺加成得到。另外还有起始原料不同的工艺,但是生产成本较高,不适合工业化生产。3,5-二氯-2,4-二氟苯胺合成:伏虫隆合成:3.4苯甲酰脲类药物定虫隆(Chlorfunzuron),结构式:又名氯氟脲或氟啶脲,化学名称:1-[3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基)苯基]-3-(2,6-二氟苯甲酰基)脲。是一种既含氟又含杂环结构的苯甲酰脲类杀虫剂,具有强胃毒兼具触杀作用,与其他杀虫剂无交互抗药性,对敏感品系和抗性品系均表现出高效,目前国内山东农药研究所和华东理工大学进行研究与开发,合成技术均通过相关部门鉴定,具备工业化生产的水平。定虫隆合成所需要主要中间体为2,6-二氟苯甲酰胺和2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶。首先由3,5-二氯-4-羟基苯胺与2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶合成3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基)苯胺,然后与2,6-二氟苯甲酰基异氰酸酯加成反应得到。3,5-二氯-4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基)苯胺合成:定虫隆合成:3.5苯甲酰脲类药物制剂氟虫脲(Flufenoxuron),结构式:化学名称1-[4-(2-氯-α,α,α-三氟对甲苯氧基)-2-氟苯基]-3-(2,6-二氟苯甲酰)]脲,商品名卡死克,该品既具有杀虫又具有杀螨效果,能有效防治叶螨、全爪螨及小菜蛾、豆青虫、豆夹螟等多种常见害虫,该杀虫剂最早由壳牌公司在中国申请专利,专利已到期,是苯甲酰脲类杀虫剂中较好的品种,该品所需要的主要中间体为2,6-二氟苯甲酰胺和3,4-二氯三氟甲苯。合成工艺:除上述介绍的5个主要苯甲酰脲类杀虫剂,以2,6-二氟苯甲酰胺为基础原料还可以合成杀虫隆(