一种一锅法催化合成马拉硫磷的方法与流程

文档序号:21585077发布日期:2020-07-24 16:26阅读:650来源:国知局

本发明涉及农药生产技术领域,具体的说,涉及一种一锅法催化合成马拉硫磷的方法。



背景技术:

马拉硫磷是美国氰胺公司开发的一种高效低毒的有机磷杀虫杀螨剂,化学名称为o,o-二甲基-s-(1、2-二乙酯基乙基)二硫代磷酸酯。马拉硫磷目前在我国年产数万吨,是农业领域最为常用的农药之一。

通常马拉硫磷的文献合成方法是二步合成法,第一步由甲醇和五硫化二磷合成硫化物,第二步是硫化物和马来酸二乙酯合成马拉硫磷,反应方程式如下:

有些农药厂从顺酐和乙醇出发生产原料马来酸二乙酯,工艺延长到三步,产品马拉硫磷的纯度通常为94%左右,具臭味,有文献报道可以用次氯酸钠洗去臭味,参见邱玉娥在期刊文献(94%无臭马拉硫磷原油合成新工艺,应用化工,2004,33(1),48)中的报道。

专利文献cn102336781a公开了一种上述二步法合成马拉硫磷的连续化管道反应,反应从间歇式反应器改为连续化管道式反应器,产品经后处理纯化后最高可以达到97.1%,不过该文献未报到后处理纯化的方法,也没有给出纯化后的收率。

上述工艺存在的缺点是:反应需分为二步进行,尤其是第二步反应如果采用间歇式反应器,总的工艺时间长达10小时以上,产品纯度较低,有臭味,我们发现采用次氯酸钠洗涤,的确可以去除臭味,但反应同时分解出黄色的单质硫磺,产品纯度从96.7%降低到88.9%,收率降低。



技术实现要素:

本发明的目的在于,针对现有技术合成马拉硫磷存在的缺点,提供一种新的马拉硫磷合成方法,该方法合成步骤缩短,反应收率高,经后处理后可以得到无臭高纯度的马拉硫磷产品。

其技术方案包括:

将马来酸二乙酯、五硫化二磷和碱性催化剂混合,然后再加入甲醇,进行一锅法反应,反应结束后经过后处理得到所述的马拉硫磷;

反应式如下:

作为优选,所述的碱性催化剂为4-二甲氨基吡啶、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)或质量比为50%碱性氧化铝负载的氟化钾(kf/al2o3)。

作为优选,4-二甲氨基吡啶的用量为马来酸二乙酯的摩尔量的0.05~0.5%。

作为优选,反应的温度范围为20~90℃。

作为优选,反应可以在间歇式反应器或连续化反应器中进行;作为进一步的优选,反应在连续化反应器中进行,反应效率更高。

本发明中,后处理的方式会对反应产物的品质产生较大的影响,作为优选,所述的后处理包括:用双氧水和硫酸进行处理,得到所述的马拉硫磷。

作为优选,所用的双氧水的质量分数为5~50%。

作为优选,所用的硫酸的摩尔浓度为0.5~3m。

作为优选,双氧水和硫酸的体积比为20:1~10:1。

本发明技术方案的有益效果在于:

(1)反应步骤由二步缩短到一步,加入催化剂后,反应速度大幅加快。如果采用间歇式反应器,现有技术二步法第二步需要超过10小时,本发明一步法整个过程可降低到30分钟以内;如果采用连续式反应器,现有技术二步法第二步需要10~120分钟,本发明一步法整个过程可降低到10分钟以内,生产效率大幅度提高。

(2)反应可以得到无臭的最高纯度达到97.6%的马拉硫磷产品,不同于次氯酸钠的洗涤,酸性双氧水洗涤不产生降解的单质硫磺,不引起产品纯度下降及收率降低。

具体实施方式

参照下列实施例说明本发明的特定实施方案。这些实施例是用以阐明本发明,而非以任何方式限制本发明。

反应及产品检测的气相色谱条件:

仪器:岛津gc-2014气相色谱仪

色谱柱:inertcap130m×0.25mm×0.25μm

柱温:温度1:80℃保持5min;温度2:升温至250℃保持20min,升温速率30℃/min

进样口温度:250℃

检测器温度:250℃

载气:氮气

流速:2.0ml/min

分流比:50:1

进样量:1μl

马拉硫磷出峰时间:15.41min

实施例1马拉硫磷的合成

将4-二甲氨基吡啶(0.1mmol,12.2mg)、五硫化二磷(0.1mol,22.23g)和马来酸二乙酯(0.2mol,34.44g)置于反应瓶中,控制内温20℃,15分钟内滴加甲醇(0.4mol,12.82g)。滴加完毕,继续反应数分钟至固体溶清,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度97.1%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为10%双氧水100ml、3m硫酸5ml配置而成的溶液洗涤2次,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得无臭马拉硫磷产品60.57g,收率92%,气相色谱检测纯度为97.5%。

实施例2马拉硫磷的合成

将4-二甲氨基吡啶(0.1mmol,12.2mg)、五硫化二磷(0.1mol,22.23g)和马来酸二乙酯(0.2mol,34.44g)置于反应瓶中,控制内温20℃,15分钟内滴加滴加甲醇(0.4mol,12.82g)。滴加完毕,继续反应数分钟至固体溶清,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度96.7%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为5%的次氯酸钠溶液洗涤2次,降解出黄色的单质硫磺,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得无臭马拉硫磷产品44.09g,收率67%,气相色谱检测纯度为88.9%。

实施例2和实施例1的结果表明,后处理方式会对反应收率和反应纯度产生显著的影响。

实施例3马拉硫磷的合成

将4-二甲氨基吡啶(0.1mmol,12.2mg)、五硫化二磷(0.1mol,22.23g)和马来酸二乙酯(0.2mol,34.44g)置于反应瓶中,控制内温20℃,15分钟内滴加滴加甲醇(0.4mol,12.82g)。滴加完毕,继续反应数分钟至固体溶清,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度96.5%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为10%双氧水100ml洗涤2次,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得仍具臭味的马拉硫磷产品60.80g,收率92%,气相色谱检测纯度为96.4%。

实施例3的结果表明,不加入硫酸进行处理,产品纯度略有下降,同时,臭味无法去除。

实施例4马拉硫磷的合成

将4-二甲氨基吡啶(1mmol,122.2mg)、五硫化二磷(0.1mol,22.23g)和马来酸二乙酯(0.2mol,34.44g)置于反应瓶中,控制内温50℃,15分钟内滴加滴加甲醇(0.4mol,12.82g)。滴加完毕,继续反应数分钟至固体溶清,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度97.3%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为10%双氧水100ml、1m硫酸5ml配置而成的溶液洗涤2次,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得无臭马拉硫磷产品59.62g,收率90%,气相色谱检测纯度为97.6%。

实施例5马拉硫磷的合成(分步法)

将4-二甲氨基吡啶(1mmol,122.2mg)、五硫化二磷(0.1mol,22.23g)和二氯乙烷(40ml)置于反应瓶中,控制内温50℃,15分钟内滴加滴加甲醇(0.4mol,12.82g)。滴加完毕,继续反应数分钟至固体溶清,旋干溶剂,将残留物滴加到保温50℃的马来酸二乙酯(0.2mol,34.44g)中,反应过夜,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度94.7%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为10%双氧水100ml、1m硫酸5ml配置而成的溶液洗涤2次,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得无臭马拉硫磷产品54.29g,收率82%,气相色谱检测纯度为95.3%。

和实施例4比较,实施例5的结果表明,分步法第二步反应时间长,产品收率低,纯度差。

实施例6马拉硫磷的合成

将50%kf/al2o3(0.1mmol,11.6mg)、五硫化二磷(0.1mol,22.23g)和马来酸二乙酯(0.2mol,34.44g)置于反应瓶中,控制内温90℃,15分钟内滴加滴加甲醇(0.4mol,12.82g)。滴加完毕,继续反应数分钟至固体溶清,,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度96.3%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为5%双氧水50ml、3m硫酸5ml配置而成的溶液洗涤2次,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得无臭马拉硫磷产品58.91g,收率89%,气相色谱检测纯度为96.8%。

实施例7马拉硫磷的合成

将4-二甲氨基吡啶(0.5mmol,61.1mg)、五硫化二磷(0.1mol,22.23g)和马来酸二乙酯(0.2mol,34.44g)置于反应瓶中,控制内温50℃,15分钟内滴加滴加甲醇(0.4mol,12.82g)。滴加完毕,继续反应数分钟至固体溶清,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度96.5%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为50%双氧水100ml、3m硫酸5ml配置而成的溶液洗涤2次,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得无臭马拉硫磷产品60.25g,收率91%,气相色谱检测纯度为97.1%。

实施例8马拉硫磷的合成

将4-二甲氨基吡啶、五硫化二磷和马来酸二乙酯按0.001:1:2的比例(摩尔比)加入预处理设备,用计量泵打入连续化反应器中(如山东豪迈化工生产的微通道反应器),再将五硫化二磷摩尔数4倍的甲醇用计量泵打入同一连续化反应器中,反应在50℃,停留时间为10分钟的时间内连续反应,在反应器的另一端出料,气相色谱检测,马来酸二乙酯反应完全,主峰马拉硫磷纯度96.9%,反应液呈浓烈臭味。用质量分数为10%双氧水和2m硫酸(体积比20:1)配置而成的溶液洗涤2次,分出油层,70℃真空抽2小时后称重,得无臭马拉硫磷产品,收率95%,气相色谱检测纯度为97.3%。

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