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除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 中文摘要 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 中文摘要 碘甲磺隆钠盐是一种高效、低毒、对环境友好的磺酰脲类除草剂。 该品种在国外已经有多种商品化的产品上市，在国内尚为完全推广，具 有广泛的应用前景。我们对合成碘甲磺隆钠盐工艺路线进行了研究，设 计了两条与文献不同的合成路线，并对这两条路线进行了对比和研究， 优选出了以染料中间体4 ，4 ，二硝基二苯乙烯2 ，2 ，二磺酸( d n s ) 为起始 原料，经过氧化、磺酰氯化、酯化、胺化、硝基还原、碘代、缩合等反 应合成碘甲磺隆钠盐的路线。并且对该路线的工艺条件进行了部分研究， 优化了部分工艺参数，使其切实可行，更利于工业化生产。该工艺路线 国内未见报道。 关键词：碘甲磺隆钠盐，合成，新工艺 作者：王智敏 指导老师：曹正白 孔繁蕾 s y n t h e s i so f l o d o s u l f u r o n - m e t h y ls o d i u m s y n t h e s i so fi o d o s u l f u r o n - m e t h y ls o d i u m a b s t r ac t i o d o s u l f u r o n - m e t h y ls o d i u mi sah i g h - p e r f o r m a n c e ，l o wt o x i c i t ya n de n v i r o n m e n t a l f r i e n d l ys u l f o n y l u r e ah e r b i c i d ew h i c hh a sl i s t e dav a r i e t yo fc o m m e r c i a lp r o d u c t sa b r o a d w h i l eh a s h tb e e nf i l l l ye x t e n d e di nt h ec o u n t r yy e t t h u s ，i th a sab r o a da p p l i c a t i o n p r o s p e c t s w ea n a l y z e dt h es y n t h e s i so fi o d o s u l f u r o n - m e t h y ls o d i u ma n dt h e nd e s i g n e d t w od i f f e r e n tr o u t e s a f t e rc o m p a r e da n dr e s e a r c h e dt h e s er o u t e s ，w es e l e c t e dt h ed y e s t u f f i n t e r m e d i a t e4 , 4 - d i n i t r o s t i l b e n e - 2 , 2 - d i s u l f o n i ca c i d ( d n s ) 弱s t a r t i n gm a t e r i a l s ，v i a o x i d a t i o n , s u l f o c h l o r i n a t i o n , e s t e r i f i c a f i o n , a m i d a t i o n , n i t r or e d u c t i o n , i o d i n a t i o na n d c o n d e n s a t i o nt op r e p a r ei o d o s u l f u r o n - m e t h y ls o d i u m f u r t h e rs t u d yw a sc a r r i e do u tt o o p t i m i z et h ep r o c e s sp a r a m e t e r ss o 鹤t ob ep r a c t i c a la n df e a s i b l ef o ri n d u s t r i a lp r o d u c t i o n a n dt h ep r o c e s sw a sn o tr e p o r t e di no u r c o u n t r y k e yw o r d s ：i o d o s u l f u r o n - m e t h y ls o d i u m , s y n t h e s i s ，n e wp r o c e s s n w r i t t e nb y s u p e r v i s e db y w a n gz h i r m n c a oz h e n g b a l k o n gf a n l e i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：圣塑丝 日 学位论文使用授权声明 期：耻d 歌_ 牛。；疹 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：歪智数日期：越垒型 导师签名： 重垂鱼 日 除草荆碘甲磺隆钠盐的合成一、前言 上- j o 一、刖吾 1 1 农药市场及碘甲磺隆钠盐的市场前景 目前，世界上的人口正在以每年8 0 0 0 万的速度递增，从而对粮食的 需求速度也在不断的增长，增长率为2 6 0 0 万吨年。人口的增长以及随之 而来的对粮食的需求给今天全球的农业生产系统增加了沉重的压力，提 高作物产量的任务已迫在眉睫。 历史上是通过扩大土地种植面积和提高单产量来满足人们对粮食需 求的增加，而今，扩大种植面积已经不再是一个现实的办法，事实上世 界各国正面临着耕地面积不断减少的困境。到2 0 3 0 年，中国和印度的人 口增长总数近7 5 亿，从而需建家园近一亿户，经济学家预测还需新建工 厂1 5 0 2 0 0 万座，而主要人口增长的地区和工业发展地区，不可避免的会 在目前的耕地上破土建设。1 9 5 0 年，世界人均耕地面积为0 2 3 公顷，而 2 0 3 0 年人均耕地仅为那时的1 3 ，即o 0 8 公顷。摆在全球人民面前的任 务是：在不断减少的耕地上生产出更多的粮食f l j 。中国可耕土地仅占世界 的7 ，却要养活占全球2 2 的人口，粮食问题日益突出。 农田杂草从人类开始在大地上耕种那天起就一直是困扰农业生产发 展、阻碍农作物产量提高的一个重要因素。它不但会降低粮食的产量和 质量，毒害人和家畜，还会激发病虫害以及提高农业生产成本。据估计， 全球耕地每年杂草危害就造成了7 6 3 亿美元的损失，占病、虫、草、鼠 所造成的总损失( 2 4 3 7 亿美元) 的l 3 ，仅粮食就损失了1 2 5 亿吨，足 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成、前言 够2 5 亿人生活一年。 在我国，列入名录的杂草有7 0 4 种，对农业生产造成危害的重要农 田杂草有6 0 多种。我国的全部耕地因农田杂草的危害，每年作物产量损 失达1 0 以上，仅粮食就损失近7 0 亿公斤。减少农田杂草对农作物的损 害，已经成为提高农作物产量的一个很重要的途径。对于杂草的防除， 发达国家以大量使用除草剂为主。除草剂在发达国家农药产品中所占的 比例较大，如美国约为5 0 ，而我国仅占1 5 ，而且大多是一些比较老 的传统除草剂品种。为此，我国每年需进口大量的除草剂以弥补不足， 其进出口品种也为三大类农药之首。尤其是近年来，随着乡镇经济和农 村经济的迅速发展，大量农村劳动力向城市和乡镇转移，以化学除草来 代替繁重而低效的人工除草尤为迫切，化学除草作为农业实用技术已逐 渐为农民所认识和接受。随着时间的推移和各方面的进步，除草剂的研 究开发和应用将会得到进一步发展。 研制出我国自己的、具有专利权的、高效安全的除草剂新品种势在 必行。但新型除草剂的研制很不容易。众所周知，新农药的创制研究具 有周期长，投资惊人，成功率低，风险高，利润丰厚、竞争激励等特点。 一个新品种，从研制到最终商品化，约8 1 0 年，约需合成和筛选数万个 化合物，耗资约8 0 0 0 万1 5 亿美元。与此同时，不论待开发的化合物活 性多么优异，一旦发现其不利于入和环境，即停止开发而前功尽弃，因 此风险很高。为此，在加大新农药研究创制的同时，也要在专利法允许 的范围内，走适合我国国情的路子，即仿制某些专利过期或即将过专利 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成一、前言 期的性能优异而安全的品种【2 】。 研究开发非专利的农药即可以提供国内市场，又可以出口创汇。仿 制农药是农药市场中发展最为迅速的部分，随着世界农药贸易的不断增 加，过专吞i j 期产品的销售额估计将从1 9 9 7 年的2 0 0 亿美元上升到2 0 0 7 年的2 7 5 亿美元，因此有着十分巨大的国际市场。 磺酰脲类除草剂的开发是除草剂进入超高效时代的标志，此领域的 研究是化学农药最活跃的研究领域之一，从1 9 7 9 年氯磺隆问世至目前为 止，已有3 0 多个品种问世。其大多为低毒，高效，对后茬作物安全的优 良品种。 碘甲磺隆钠盐( 通用名称：i o d o s u l f u r o n - m e t h y l s o d i u m 试验代号 a e f l l 5 0 0 8 ) 化学名称为4 碘- 2 一 3 一( 4 一甲氧基一6 _ 甲基1 ，3 ，5 一三嗪一2 - 基) 脲基磺酰基】苯甲酸甲酯钠盐，由艾格福公司研制的，通过抑制乙酰 乳酸合成酶而起作用，主要用于小麦田苗后早期防除黑麦草、野燕麦、 梯牧草和多种阔叶杂草的磺酰脲类除草剂。 碘甲磺隆钠盐2 0 0 1 年上市，当年即成为安万特公司( 罗纳普朗克加 艾格福) 4 个主要农药品种之一( 除草剂碘甲磺隆纳盐、异嗯唑草酮、草 胺膦以及杀虫剂氟虫腈，4 个主要农药品种占2 0 0 1 年安万特公司总销售 额的4 7 ) 。2 0 0 3 年销售额达到1 0 亿美元( 2 0 0 4 年0 9 2 亿欧元) 。该品 种2 0 0 1 年在布莱顿植保会议上介绍，同年在中国冬春小麦田登记。2 0 0 3 年获得中国行政保护。授权号：n b - e p 2 0 0 3 0 6 1 7 2 7 ，有效期：七年零六个 月。2 0 0 3 年与甲酰氨磺隆( f o r a m s u l f u r o n ) 复配并在美国上市，该复配 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 一、前言 剂还以商品名m a i s t e r 和e q u i p 分别在北欧和南欧销售，并以f o r t u n a 的 商品名在奥地利登记。与甲磺胺磺隆( m e s o s u l f u r o n - m e t h y l ) 的复配形式 销售，在进入土耳其和中国之后，2 0 0 2 年又以商品名c o s s a c k 首次在南 非上市，并以商品名a r c h i p e l 和a t l a n t i s p a b s o l u 进入法国市场p 1 。 目前，碘甲磺隆钠盐即将过保护期，提前研究生产碘甲磺隆钠盐的 工艺，对企业抢占市场先机有着极为重要的作用。 1 2 碘甲磺隆钠盐的性质及合成路线 碘甲磺隆钠盐( 通用名称：i o d o s u l f u r o n m e t h y l s o d i u m ) ，化学名称 为4 碘2 【3 ( 4 甲氧基6 甲基1 ，3 ，5 三嗪2 基) 脲基磺酰基】苯甲酸 甲酯钠盐，由艾格福公司研制的磺酰脲类除草剂，通过抑制乙酰乳酸合 成酶而起作用，主要用于小麦田苗后早期防除黑麦草、野麦草、梯牧草 和多种阔叶杂草嗍。其结构式如下： 碘甲磺隆钠盐原药( 含量8 秭) 外观为浅黄色结晶粉末；熔点1 4 8 , - , 1 5 5 。c , 蒸气压2 6xl o 9 p a ( 2 0 ) ；溶解度( 9 3 - 。，2 0 ) ：水中6 0 ( p h 7 6 ) ， 丙酮中 3 8 0 ，二氯甲烷q b 5 0 0 ，正已烷中1 2x1 0 d ，甲醇中1 2 ；在碱性 介质中比在酸性介质中稳定。 碘甲磺隆钠盐原药大鼠急性经口l d 5 0 ( 4 h ) 2 81 m g k g ；对眼睛中 度刺激，对皮肤无刺激性，无致敏性；大鼠( 1 3 周) 亚慢性喂饲试验、 五 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成一、前言 小鼠微核试验均为阴性，未见致畸作用，未见致癌作用。环境生物安全 性评价：碘甲磺隆钠盐对翻车鱼、虹鳟鱼l c 5 0 ( 9 6 h ) 10 0 m l l ，日本鹌鹑 l d 5 0 2 0 0 0 m g l ( g 。蚯蚓l c s o ( 1 4 d ) 1 0 0 0 m g k g 在土壤中易降解。对鱼类、 鸟、蜜蜂、蚯蚓均为无毒【5 】。 碘甲磺隆钠盐的合成工艺文献报道比较少【6 】。目前文献报道路线主要 有一条，即以2 乙酰胺基4 碘苯甲酸甲酯为起始原料，经过8 步反应制 得碘甲磺隆钠盐【刁，具体过程如下： 虽然从文献报道来看，该路线每步收率都还可以( 8 0 以上) ，但是 该路线存在一个致命问题，即原料2 乙酰胺基4 碘苯甲酸甲酯国内还没 有工业化生产，而且合成该原料的工艺路线收率并不高，起始原料成本 5 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成一、前言 过高。另外，过早的接上大原子量的碘基团，从原子经济来看并不划算， 况且碘的价格昂贵。因此，我们认为该路线工业化价值不大。 从我国的国情出发，我们设计以下两条合成碘甲磺隆钠盐的路线： 路线1 采用染料中间体4 ，4 二硝基二苯乙烯2 ，2 二磺酸( d n s ) 为起始原料，经过氧化，磺酰氯化，酯化，酰胺化，硝基还原，碘取代， 缩合，成盐一系列反应，合成目标物。 硖甲磺l 奎钠叠 路线2 采用2 氨基- 4 硝基苯甲酸为起始原料，经过酯化，磺酰氯化， 胺化，硝基还原，重氮化碘代，缩合成盐等一系列反应，合成目标产物。 生 酸一 氰一合异一维 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 一、前言 醣化 - n h 2 1 重氮化 - - - - _ - - - _ _ 。 2 磷酰氯化 旦拶一一 l cooch3 成盐 _ - - - 。- - _ i 。- s 0 2 n h 2 1 重氰化 碘甲磺隆钠盏 7 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 二、实验部分 二、实验部分 2 1 仪器 红外光谱n i c o l e t 越後r a r3 6 0 f m 仪 气相色谱h ps p 5 0 2 型气相色谱仪 液相色谱h p l1 0 0 液相色谱仪 质谱 a g i l e n t110 0h p l c m s d 液质联用 熔点w p s 1 型数字熔点仪( 未校正) 2 2 试剂 a r 级氢氧化钾、高锰酸钾、盐酸、氯化亚砜、n ，n 二甲基甲酰胺、 甲醇、无水乙醇、1 0 p d c 、冰醋酸、亚硝酸钠、碘化钾、草酰氯、三乙 烯二胺、乙腈、氢氧化钠、丙酮、硫酸、氯化铜、碳酸氢钠、碳酸钠、 乙酸乙酯、氯化铵 工业级4 ，4 二硝基二苯乙烯2 ，2 二磺酸( d n s ) 、液氨、双光气、 异氰酸正丁酯、2 氨基4 硝基苯甲酸甲酯、对硝基甲苯、二氧化硫钢瓶、 铁粉 2 3 实验过程 2 3 1 路线1 2 3 1 1对硝基邻磺基苯甲酸的合成1 8 i 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 二、实验部分 u n 5 5 0 0m l 四1 2 1 烧瓶中，加入1 9 0g 氢氧化钾( o 2 8t o o l ，8 2 ) ，3 0 0m l 水搅拌溶解，再加入5 3 0gd n s ( 0 1 0m o l ，8 1 5 ) ，搅拌，加热升温至 7 0 c ，开始分批加入高锰酸钾，放热反应，温度自然上升至9 5 c ，2 小 时加完，共计加入6 3 2g ( 0 4 0m 0 1 ) 。然后在9 5 c 保温反应3h ，结束冷 却至7 0 c ，真空抽滤，用热水洗涤滤渣，合并滤液洗液，冷却至室温， 用盐酸酸化至p h = l ，有固体析出，真空抽滤，水洗，烘干得黄色固体3 2 0 g 对硝基邻磺基苯甲酸( m l c9 4 ) ，熔点1 3 8 1 4 0 ( 文献值：1 4 2 c t 9 1 ) ， 收率6 0 。 2 3 1 22 氯磺酰基4 硝基苯甲酸甲酯的合成1 1 q 5 0 0m l 四口烧瓶，加入2 4 0m l 氯化亚砜，搅拌，冰水浴冷至5 c ， 分批加入对硝基邻磺基苯甲酸6 4 0g ( 9 4 ，0 2 4 m 0 1 ) ，加完后，滴入5m l d m f , 撤去冰浴，放热升温，并放出大量气体，至2 5 c ，再加热升温至回 流，回流反应4h 。结束，减压回收氯化亚砜，向残留物中滴加甲醇1 0 0m l ， 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成二、实验部分 滴完后，室温搅拌过夜，冰浴析晶，真空抽滤，烘干，得浅黄色固体6 0 0 g2 氯磺酰基一4 一硝基苯甲酸甲酯( h p l c9 3 ) ，纯品熔点8 8 , - 。9 0 。c ( 文 献值：8 6 , - , 8 8 0 c t l l l ) ，收率8 3 。 2 3 1 32 甲氧羰基。5 硝基苯磺酰胺的合成【1 2 l 5 0 0m l 四口烧瓶，加入2 5 0m l 二氯甲烷，再加入6 0 0g ( 9 3 ，0 2 0 t 0 0 1 ) 2 氯磺酰基4 硝基苯甲酸甲酯，搅拌溶解，冰水浴冷却至0 c ，通 入6 0 0g 氨气。结束，浓缩，回收二氯甲烷，水洗残留物，抽滤，干燥 得5 0 0g2 甲氧羰基5 硝基苯磺酰胺( h p l c9 5 ) ，熔点1 9 6 - - 1 9 8 ( 文 献值1 9 6 , - - , 1 9 8 cc 1 3 】) ，m s ( m z ) ：2 6 1 ( m + ) ，收率9 1 。 2 3 1 。42 甲氧羰基5 氨基苯磺酰胺的合成 n q啦 方法1 t 1 4 ： 5 0 0m l 四1 ：3 烧瓶，加入4 0 0m l 无水乙醇，2 5 0g2 甲氧羰基5 一硝基 苯磺酰胺( 9 5 ) ，2 0g1 0 p d c ，室温搅拌下通入8 小时氢气。过滤， l o 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成二、实验部分 滤液浓缩，干燥得淡黄色固体2 0 0g2 一甲氧羰基- 5 一氨基苯磺酰胺( h p l c 9 5 ) ，熔点1 6 8 一- 1 7 0 。c ( 5 c 献值1 6 8 , - 一1 7 0 。c ) ，m s ( 州z ) ：2 3 1 ( m + ) ， 收率9 1 。 方法2 【1 5 1 ： 5 0 0m l 四口瓶中，加入3 0 0g 铁粉，2 5 0m l 水，2 5m l 浓盐酸， 搅拌，加热升温至9 8 - - - 1 0 0 ，反应1 h ，然后，降温至9 0 。c ，分批加入 4 4 0g ( 9 8 ) 2 - 甲氧羰基一5 一硝基苯磺酰胺，3 小时加完，继续在9 0 。c 搅 拌反应1 小时，结束，降至室温，加入n a 2 c 0 3 ，使反应液p h 9 ，抽滤，滤 液用9 0m l 水洗涤，合并滤液和洗液，滴加浓盐酸酸化至p h = l ，冰水浴 冷却，抽滤，滤渣用水洗，7 0 0 c 干燥得白色固体3 4 0g2 - 甲氧羰基一5 氨 基苯磺酰胺的合成( h p l c9 6 ) ，熔点1 6 9 - - - 1 7 0 c ( 文献值1 6 8 , - - , 1 7 0 。c ) ， m s ( m z ) ：2 3 1 ( m + ) ，收率9 2 3 。 2 3 1 52 甲氧羰基5 碘代苯磺酰胺的合成 方法l 【1 6 1 ： 5 0 0m l 四口烧瓶，加入1 5 0m l 冰醋酸，1 1 5m l 水，2 8m l 浓盐酸， 搅拌，在1 5 2 0 c 下加入2 0 og ( o 0 8 0m 0 1 ) 2 一甲氧羰基5 氨基苯磺酰胺， 冰水浴冷至o 5 ，滴加5 6g 亚硝酸钠的8m l 水溶液，滴完后5 c - f 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成二、实验部分 搅拌3 0 分钟，结束后，所得悬浊液滴入1 3 6g ( 0 0 8 2m 0 1 ) 碘化钾的1 5 0 m l 水溶液中，放热升温至5 0 。c ，并放出气体，冷却至室温，抽滤，水 洗，干燥，得2 3 0g2 一甲氧羰基一5 一碘代苯磺酰胺( h i ： l c9 5 ) ，熔点1 7 6 , - , 1 7 7 1 2 ( 文献值1 7 6 , - - , 1 7 7 c t l 7 】) ，m s ( m z ) ：3 4 2 ( m + ) ，收率8 2 。 方法2 t 1 9 1 ： 5 0 0m l 四1 ：3 瓶中，加入4 4 0g 浓盐酸，2 0 0m l 水，搅拌均匀，室温 加入6 8 0g2 甲氧羰基5 一氨基苯磺酰胺，搅拌1 h ，冷水浴冷却至0 c ，滴 加2 5 0g 亚硝酸钠与6 0 0g 水溶液，半小时滴完，再反应半小时，滴加4 6 0 g 碘化钾的8 0 0g 水溶液，l h 滴完，加热升温至6 5 c ，反应l h ，结束， 冰水浴冷至0 c ，抽滤，水洗，收集固体，干燥得8 7 0g2 - 甲氧羰基一5 一碘 代苯磺酰胺( h p l c9 5 ) ，熔点1 7 6 , - - , 1 7 7 4 c ( 文献值1 7 6 , , , 1 7 7 c t l 7 1 ) ， m s ( m z ) ：3 4 2 ( m + ) ，收率8 7 。 2 3 1 6 碘甲磺隆的合成 方法1 t 1 9 】： 5 0 0m l 四口烧瓶，加入2 3 0g2 一甲氧羰基- 5 - 碘代苯磺酰胺，1 5 0m l 无水甲苯，0 3 5m o l 草酰氯，搅拌，加入1 0g 三乙烯二胺催化剂。搅拌下 慢慢升温至6 0 ，在6 0 - 6 5 c ，保温反应6 小时，再慢慢升温至9 0 c ， 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成二、实验部分 在9 0 , 1 0 0 c 反应1 8h ，过滤除去固体，减压脱去甲苯和过量的草酰氯， 得深色油状异氰酸酯粗品，再加入1 0 0m l 乙腈，加入0 0 7m o l 三嗪室温 搅拌1 8h ，冷却至0 c ，抽滤，用乙腈洗涤，收集固体，烘干，得碘甲磺 隆2 3 0g ( h p l c9 3 ) ，m s ( 毗) ：5 0 8 ( m + ) ，收率6 8 。 方法2 t 2 0 l ： 2 0 0 0i n l 四口瓶，回流管，干燥管，机械搅拌。室温加入2 甲氧羰基5 碘代苯磺酰胺( 9 5 ) 1 4 0 0g ，二甲苯4 4 0m l ，异氰酸正丁酯4 6m l 与3 6 0m l 二甲苯溶液，少许三乙烯二胺。加完后，加热升温至回流( 1 3 5 - - - 1 4 0 c ) 。 回流反应2 5h ，结束冷却至1 3 0 c 左右，滴加双光3 0 4m l ，有气体产生。 3h 滴完。加热升温至1 3 9 ，回流反应2 h 。结束后，常压蒸馏( 釜温1 4 0 1 5 0 c ，顶温1 4 5 ) 蒸出大部分溶剂。结束后，冷至6 0 ，加入2 5 0m l 甲苯，再加入4 2 0g2 甲基- 4 一氨基一6 一甲氧基均三嗪，再加入1 5 0m l 甲苯。 5 0 c 搅拌反应5 h ，结束后冷却至室温，抽滤，7 0 c 烘干得15 0 0g 碘甲磺隆 ( 肌c9 3 ) ，m s ( m z ) ：5 0 8 ( m + ) 。 收率7 5 。 2 3 1 7 碘甲磺隆钠盐的合成【2 1 1 5 0 0r n l 四口瓶中，室温下加入2 3 0g 碘甲磺隆( 9 3 ) ，3 n , , k2 0 0m l 丙酮，搅拌，溶解，滴加4 0g5 0 氢氧化钠水溶液，搅拌3 0 分钟，冰水 1 3 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 二、实验部分 浴冷至o 以下，析晶，抽滤，用水洗涤，收集固体，烘干，得钠盐2 1 0 g ( 9 0 ，h p l c 定量分析纯度为9 0 ) ，熔点：1 5 0 - - - 1 5 3 c ( 文献值1 4 8 1 5 5 ) ，收率8 5 3 。 碘甲磺隆钠盐的质量标准：目前市场上销售的碘甲磺隆钠盐允许水 份含量为5 - 1 0 ，内标含量i 8 8 。 2 3 2 路线2 2 3 2 12 氨基4 硝基苯甲酸甲酯的合成【2 2 1 5 0 0m l 四1 ：3 瓶中，加入4 0 0g2 氨基4 - 硝基苯甲酸，3 0 0m l 甲醇， 4 0m l 浓硫酸，混合物加热至沸腾，回流反应1 0h 。减压浓缩回收甲醇， 残余物加入3 0 0m l 乙酸乙酯溶解，混合物用饱和的碳酸氢钠水溶液洗至 中性。浓缩有机相，回收大部分乙酸乙酯，抽滤，收集固体，烘干，得 2 氨基4 硝基苯甲酸甲酯3 6 2 9 ( h p l c9 5 ) ，熔点1 5 6 - - - 1 5 8 c ( 文献 值：1 5 6 - - 1 5 8 ) ，收率8 0 。 2 3 2 22 氯磺酰基4 硝基苯甲酸甲酯的合成i 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 二、实验部分 5 0 0m l 四口瓶中，加入3 6 og ( 0 1 7 5 m 0 1 ) 2 氨基4 硝基一苯甲酸甲 酯，1 3 0m l 冰醋酸，5 4m l 浓盐酸，搅拌混合，然后滴加1 2 7g 亚硝酸 钠的1 8m l 水溶液。滴加温度为1 3 , - , 1 5o c 。滴完后，搅拌3 0 分钟，加 热至2 5 1 2 ，向溶液中滴完后，将混合物倒入冰水中，析出固体加用s 0 2 饱和的含1 7g 氯化铜的1 3 0m l 冰醋酸溶液。当气体挥发，抽滤，收集 固体，用水洗涤，烘干后得到3 6 0g ( h p l c9 4 ) 2 氯磺酰基4 硝基苯 甲酸甲酯，熔点：8 8 - - 一9 0 c ( 文献值：8 8 9 0 c ) ，收率7 0 4 。 2 3 2 32 甲氧羰基5 - 硝基苯磺酰胺的合成 5 0 0m l 四口烧瓶，加入2 5 0n 儿二氯甲烷，再加入6 0 0g ( 9 3 ，0 2 0 t 0 0 1 ) 2 氯磺酰基4 硝基苯甲酸甲酯，搅拌溶解，冰水浴冷却至0 c ，通 入6 0 0g 氨气。结束，浓缩，回收二氯甲烷，水洗残留物，抽滤，干燥 得5 0 0g2 甲氧羰基5 硝基苯磺酰胺( h p l c9 5 ) ，熔点1 9 6 1 9 8 1 2 ( 文 献值1 9 6 , - - - 1 9 8 。c 1 1 3 】) ，m s ( m z ) ：2 6 1 ( m + ) ，收率9 1 。 2 3 2 42 甲氧羰基孓氨基苯磺酰胺的合成 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 二、实验部分 、 5 0 0m l 四口烧瓶，加入4 0 0m l 无水乙醇，2 5 0g2 甲氧羰基5 硝 基苯磺酰胺( 9 5 ) ，2 0g1 0 p d c ，室温搅拌下通入8 小时氢气，过 滤，滤液浓缩，干燥得淡黄色固体2 0 0g ，即2 甲氧羰基5 氨基苯磺 酰胺( h p l c 9 5 ) ，熔点1 6 8 , - - , 1 7 0 。c ( 文献值1 6 8 - , 1 7 0 c ) ，m s ( m z ) ： 2 3 1 ( m + ) ，收率9 1 。 2 3 2 52 一甲氧羰基5 碘代苯磺酰胺的合成 5 0 0m l 四口烧瓶，加入1 1 5m l 水，2 8m l 浓盐酸，搅拌在1 5 , - - - 2 0 * ( 2 下加入2 0 0g ( o 0 8m 0 1 ) 2 一甲氧羰基5 氨基苯磺酰胺，冰水浴冷 至0 - 5 c ，滴加5 6g 亚硝酸钠的8m l 水溶液，滴完后5 c 下搅拌3 0 分钟，结束后，所得悬浊液滴入1 3 6g ( 0 0 8 2m 0 1 ) 碘化钾的1 5 0n - d , 水溶液中，放热升温至5 0 c ，并放出气体，冷却至室温，抽滤，水洗， 干燥，得2 3 0g2 甲氧羰基5 碘代苯磺酰胺( h p l c9 5 ) ，熔点1 7 6 1 7 7 c ( 文献值1 7 6 1 7 7 c1 1 6 j ) ，m s ( m z ) ：3 4 2 ( m + ) ，收率8 2 。 2 3 。2 。6 碘甲磺隆的合成 1 6 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 二、实验部分 5 0 0m l 四1 ：3 烧瓶，加入2 3 0g2 甲氧羰基5 碘代苯磺酰胺，15 0m l 无水甲苯，0 3 5t o o l 草酰氯，搅拌，加入1 0g - - 7 , 烯二胺催化剂。搅拌下 慢慢升温至6 0 。c ，在6 0 - 6 5 * c ，保温反应6 小时，再慢慢升温至9 0 。c ， 在9 0 - - - , 1 0 0 6 c 反应1 8h ，过滤除去固体，减压脱去甲苯和过量的草酰氯， 得深色油状异氰酸酯粗品，再加入1 0 0m l 乙腈，加入0 0 7m o l 三嗪室温 搅拌1 8h ，冷却至0 。c ，抽滤，用乙腈洗涤，收集固体，烘干，得碘甲磺 隆2 3 0g ( h p l c9 3 ) ，m s ( m z ) - 5 0 8 ( m + ) ，收率6 8 。 2 3 2 7 碘甲磺隆钠盐的合成 5 0 0m l 四口瓶中，室温下加入2 3 0g 碘甲磺隆( 9 3 ) ，加入2 0 0r n l 丙酮，搅拌，溶解，滴加4 0g5 0 氢氧化钠水溶液，搅拌3 0 分钟，冰水 浴冷至0 c 以下，析晶，抽滤，用水洗涤，收集固体，烘干，得钠盐2 1 0 g ( 9 0 ，h p l c 定量) ，熔a g 1 5 0 , - - , 1 5 3 。c ( 文献值1 4 8 1 5 5 ( 2 ) ，收率 8 5 3 。 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 结果与讨论 结果与讨论= 日木叫p j 匕 3 1 两条工艺路线对比 路线1 采用染料中间体d n s 为起始原料，经过氧化，磺酰氯化，酯 化，氨化，硝基还原，碘取代，缩合成盐等七步反应，合成了目标物。 总收率为1 9 6 。该路线起始原料由于是染料中间体，比较容易得到，价 格较为便宜，所采用反应都为常见反应，操作较为方便，适合工业化生 产。该合成路线未见文献报道。 路线2 采用2 氨基4 硝基苯甲酸为起始原料，经过酯化，磺酰氯化， 氨化，硝基还原，重氮化碘代，缩合成盐等六步也合成目标物。总收率 为2 4 4 。但该路线起始原料比路线1 的起始原料d n s 价格贵，而且生 产厂家少。该合成法也是未见文献报道。 综合以上，我们认为还是采用路线1 ，产品原料成本更为低廉，更适 合工业化生产。 3 2 路线1 的工艺研究 3 2 1 对硝基邻磺基苯甲酸的合成 表3 2 。1 1 氧化剂种类对反应的影响 实验编号氧化剂种类收率( ) 1高锰酸钾6 0 o 2 重铬酸钠 5 0 1 3氧化铬5 1 2 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 结果与讨论 从上表可以看出：在氧化剂使用中，使用高锰酸钾比铬盐氧化收率 高得比较多。而且使用高锰酸钾后处理相对方便点，使用重铬酸盐， 产生大量的含铬废水，环境污染比较严重。因此，多方面来考虑，还是 采用高锰酸钾为好。 表3 2 1 2 氧化剂用量对反应的影响 实验编号氧化剂用量收率( ) 1 3 2 9 ( 摩尔比1 - 2 ) 5 0 5 2 6 3 9 ( 摩尔比1 - 4 ) 6 0 0 3 7 9 9 ( 摩尔比1 - 5 ) 6 0 3 从上表可以看出：高锰酸钾，用量不足，氧化不彻底，收率较低。 用量过多，提高收率不明显，需用大量亚硫酸钠处理，原料成本上升。 所以，磺胺与高锰酸钾摩尔比为1 ：4 比较合适。 3 2 22 。氯磺酰基4 硝基苯甲酸甲酯的合成 表3 2 2 1 反应温度对反应的影响 实验编号温度收率( ) 10 8 0 22 0 + 8 3 35 0 7 0 从上表可以看出：温度过低，酰氯与甲醇反应不完全，收率较室温 低，温度过高，磺酰氯可能产生副反应，反应收率下降厉害，因此采用 室温( 2 0 ) 反应较为适宜。 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成结果与讨论 3 2 32 甲氧羰基5 硝基苯磺酰胺的合成 3 2 3 1 氨气用量对反应的影响 实验编号氨气用量收率( ) 1摩尔比1 ：1 09 0 5 2摩尔比l ：1 89 1 o 3摩尔比1 ：2 5 8 9 2 从上表中可以看出：过量的氨气可以使磺酰氯反应完全，太多的氨 气对于反应没有多大好处，可能会生成其他副产物，降低收率。采用磺 酰氯与氨气摩尔比1 ：1 8 即可。 3 2 42 。甲氧羰基5 氨基苯磺酰胺的合成 表3 2 4 1 还原剂品种对反应的影响 实验编号催化剂收率( ) l铁粉8 2 3 2 f e ( 2 0 0 目) 8 1 2 3f e ( 8 0 目)8 5 0 41 0 p d c9 1 o 5z n 粉7 3 3 从上表可以看出：锌粉催化反应，效果较差，主要是后处理比较困 难，大量固体混杂，产品提取困难。不同品质的铁粉，反应效果不同， 必须是铸铁屑粉，才能达到较好还原效果，铁粉还原比较经济，但产生 铁泥污染。p d c 还原收率与铁粉差不多，工艺过程也比较干净，但成本 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 结果与讨论 较高。因此，在生产量不大的工业生产中，可视情况采用f e 粉或p d c 还原。 3 2 52 甲氧羰基5 - 碘代苯磺酰胺的合成 表3 2 5 1 酸的种类对反应的影响 实验编号酸种类收率( ) 1c h 3 c o o h h c l8 2 2h c l8 7 3 h 2 s 0 4 8 0 从上表可以看出：采用c h 3 c o o h h c l 或h c l 作为反应介质，收率 差不多，h 2 s 0 4 作为介质稍低，主要是由于该芳胺的重氮盐较为稳定。采 用c h 3 c o o h h c l 操作比较麻烦，溶剂消耗大，回收困难，因此，重氮 化反应采用h c i 为反应介质即可。 表3 2 5 2 重氮化温度对反应的影响 实验编号温度收率( ) l 1 0 7 8 o 从上表可以看出：反应温度过低，反应较慢，对收率有一点影响， 反应温度过高，重氮盐可能分解，也影响反应收率。0 5 比较适宜。 3 2 6 碘甲磺隆的合成 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成结果与讨论 表3 2 6 1 光化剂对反应的影响 实验编号反应剂种类收率( ) 1草酰氯6 6 2双光7 2 从上表可以看出：使用双光比草酰氯收率高一点。虽然使用双光操 作比使草酰氯复杂，且有一定危险性。但就目前国内情况来看，使用双 光进行通光操作的企业比较多，因此工业生产来讲，使用双光比较实际。 表3 2 6 2 缩合溶剂对反应的影响 实验编号反应剂种类收率( ) 1乙腈7 2 2二甲苯6 7 3甲苯 6 8 从上表可以看出：在缩合溶剂使用中，乙腈对产品溶解较小，所以 反应收率也较二甲苯及甲苯为高，且相对杂质较少。 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成附图一2 甲氧羰基5 硝基苯磺酰胺的质谱 附图一2 甲氧羰基5 硝基苯磺酰胺的质谱 ，。v - - “- o u 。弩口i p e u 。上h 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 附图二2 甲氧羰基5 氨基苯磺酰胺的质谱 附图二2 - 甲氧羰基5 氨基苯磺酰胺的质谱 n to fw i n d o w8 0 ：m ss p e c t r u m 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成附图三2 甲氧羰基5 碘代苯磺酰胺的质谱 附图三2 甲氧羰基5 碘代苯磺酰胺的质谱 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成附图四碘甲磺隆的质谱 附图四碘甲磺隆的质谱 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 附图五碘甲磺隆钠盐的检验报告 附图五碘甲磺隆钠盐的检验报告 江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司 j i a n g s ua g r o c h e ml a b o r a t o r y c o ，l t d 9 8m i n j i n gr o a d , h i t e c hz o n e ，c h a n s o n , j i a n g s u2 13 0 2 2 ，c h i n a f a x ：+ 8 6 - 519 - 510 8 0 9 7e m 叠“瀣噬 韭 嫂她璺盛出艘 t e l ：+ 8 6 5 t 9 - 5 1 0 9 9 6 3u r l ：h t t p ：w w w j s m o n o c o m 分析单 除草剂碘甲磺隆钠盐的合成 参考文献 8 】 【9 】 【1 0 】 11 】 【1 2 【1 3 】 【1 4 】 1 5 】 f 1 6 】 【1 7 】 参考文献 柏亚军，严兴祥，世界农药公司改组动向，农药( j ) 2 0 0 0 ，( 1 0 ) ，1 4 刘长令新农药研究开发文集化学工业出版社2 0 0 2 ，6 2 刁杰，敖飞新型除草剂碘甲磺隆钠盐f a 】农药，2 0 0 7 ，4 6 ( 7 ) ，4 8 4 4 8 5 。 范志金磺酰脲除草剂的现状和发展趋势分析【a 】农药，1 9 9 9 ，3 8 ( 5 ) ，7 刘长令世界农药大全( 除草剂卷) 化学工业出版社2 0 0 0 ，4 4 4 6 刘长令编，世界农药信息手册，化学工业出版社2 0 0 0 ，2 9 2 2 9 3 o r to s w a l d ( d e ) ；b a u e rk l a u s ( d e ) ；b i e r i n g e rh e r m a n n 回e ) a r y l s u l f o n y l u r e a s ， p r o c e s s e sf o rt h e i rp r e p a r a t i o n ，a n dt h e i ru s e a sh e r b i c i d e sa n dg r o w t hr e g u l a t o r s u s 5 4 6 3 0 8 1 1 9 9 5 s c h n a b e lg e r h a r d ( d e ) ；w i l l m sl o t h a r ( d e ) i n t e r m e d i a t e sf o rt h ep r e p a r a t i o n o f p h e n y l s u l f o n y l u r e ah e r b i c i d e sa n dp l a n tg r o w t hr e g u l a t o r s u s 5 7 2 3 4 0 9 19 9 8 b u c k i n g h a m ，j d i c t i o n a r yo f o r g a n i cc o m p o u n d s ( 5 t he d ) 1 9 8 2 4 2 9 5 s c h n a b e lg e r h a r d ( d e ) ；w i l l m sl o t h a r ( d e ) ；b a u e rk l a u s ( d e ) ；b i e r i n g e r h e r m a n n e ) i n t e r m e d i a t e sf o rt h ep r e p a r a t i o no fp h e n y l s u l f o n y l u r e ah e r b i c i d e s a n dp l a n tg r o w t hr e g u l a t o r s u s 5 4 4 9 812 19 9 5 s c h n a b e l ，g e h a r d n e wp h e n y l s u f o n y l u r e a s ，t h e i rp r e p a r a t i o n , a n d u s ea sh e r b i c i d e sa n dp l a n tg r o w t hr e g u l a t o r s d e 4 2 3 6 9 0 219 9 4 o r to s w a l df o e ) ；b a u e rk l a u s ( d e ) ；b i e r i n g e rh e r m a n n ( d e ) a r y ls u l p h o n y l u r e ac o m p o u n d s ，am e t h o do fp r e p a r i n gt h e m ，a n dt h e i ru $ ea sh e r b i c i