本发明属于有机磷农药制备工艺。 具有如下结构的化合物是一类对鼠类有较强毒力的有机磷化合物。
其中x,x2为Cl或Br,x和x2可以相同。也可以不同。毒鼠磷,x=x2=Cl。分子式为C14H13cl2N2O2ps,化学名称为o,o-双(对氯苯基)亚氨逐乙酰基硫逐磷酰胺酯或o,o-双(对氯苯基)硫逐磷酰替乙脒。由联邦德国Bayer公司开发并推广为杀鼠剂,通用名Phosazatim.商品名Gophacide,Bayer-38819.Drc-714.Bayer公司在联邦德国和美国均获有专利权〔Malz,H.and Herman,G.D P 1196897(1965);USP 3281321(1966)〕。毒鼠磷是抗胆碱酯酶药物,在欧美防治鹿鼠(Permycus mani-culatus)和北美地鼠(Thomomys talpoides Geo-mysbursaius)等鼠种有效,使用0.2~0.5%毒饵防制褐家鼠、小家鼠有良好的效果,建议可利用阿托品和解磷定作为解毒药〔Gutterige,N.J.A,Chem.Soc.Rev,1,381~409(1972)〕。我国将此化合物定名为毒鼠磷,经多年的广泛使用公认为较好的速效性杀鼠剂〔陕、豫、滇农区鼠害防制协作组,中国鼠类防制杂志,5(1),12~16(19、89)〕。溴代毒鼠磷,x=x2=Br,分子式为C14H13Br2O2ps,在DP 1196897中只报导其化学结构和毒力(LD50)的数据,未开发成商品杀鼠剂。而在我国已开发成商名杀鼠剂,其生物活性及灭鼠效果均类似于毒鼠磷(胡继武等,农药,1987年第6期,4852页;王玉正,中国鼠类防制杂志。5(1)17~19(1989)〕
H、Malz等提出的制备方法是将对氯苯酚、三乙胺的二氯甲烷溶液在搅拌和冷冻条件下滴加到三氯硫磷的二氯甲烷溶液中,反应完成后加水溶解反应生成的三乙胺盐酸盐,分出水层,中间体o,o-双(对氯苯基)硫逐磷酰氯在二氯甲烷层中(见反应式①)然后将其和盐酸乙脒的水溶液混合,在搅拌下加入氢氧化钠溶液与之反应。反应毕分出水层,二氯甲烷层经蒸发折出粗产品,在苯中重结晶得毒鼠磷精品。其反应式为:
我国于八十年代先后开发了这两个产品,并成为商品杀鼠剂。对Bayer公司的专利报导的制备方法作了较大的改进(辽宁省化工研究所毒鼠磷、溴代毒鼠磷鉴定材料1983年11月),如在改变溶剂、反应温度、加料方式,以及三废治理及分析测试上作了大量的研究,完善了工业生产的各种条件。然而反应仍是分为两个步骤进行,且在第一步反应中依然使用无水三乙胺作为缚酸剂。在三乙胺的回收方法上,无论是用两次恒沸蒸馏还是一次恒沸蒸馏继而用干燥剂脱水,三乙胺的回收率不超过85%,而且操作繁锁且消耗大量能源,同时为了回收三乙胺增加相当大量的废水处理工作量。
本发明的目的是在研究反应历程后简化整个合成工艺,降低原料消耗,求取更为合理的制备方法。
相转移催化法广泛用于有机合成,毒鼠磷的各反应是在非均相情况下进行的,考虑到相转移催化剂(PTC)能促进二相物质结触而对反应有利。本发明采用如下结构的季铵盐作为相转移催化剂。
R′
R3N+X-
其中R为C1~C8烷基,R′为苄基,X为卤原子。常用三甲基苄基氯化铵和三乙基苄基氯化铵,其用量为三氯硫磷摩尔数的0.5~10.0%。中间体合成时将对氯苯酚的甲苯溶液、三氯硫磷、DTC加入反应釜中,搅拌下滴加氢氧化钠溶液,本发明常用的是25~40%工业液碱。反应温度控制在0~80℃,滴加完毕继续反应半小时。反应完毕无需作任何分离和提纯可直接进行产品合成反应,即将盐酸乙脒水溶液加入上述反应釜中,然后在搅拌下滴加液碱,控制反应温度为0~60℃,滴加完毕继续反应1~2小时,夹套通冷水冷却反应物料,物料温度在10~30℃时进行过滤,洗涤、干燥即得产品、收率为60~67%(以三氯硫磷计),产品纯度为86~92%。
本发明还考虑到并证实各原料间的反应历程。对氯苯酚与氢氧化钠反应很快而生成对氯苯酚钠,见反应式③:
而对氯苯酚钠与三氯硫磷地反应也是很快,反应过程中可以观察到不断折出的氯化钠固体颗粒,见反应式④:
而三氯硫磷与液碱反应则十分缓慢。因而本发明在制备中间体时还可以将三氧硫酸和对氯苯酚一起加入反应釜中,直接用液碱滴入其中迅速完成反应③④,然后不必分离即可加入盐酸乙脒水溶液滴加液碱完成产品合成反应,即在一个设备中完成两步反应。
见反应式⑤:
这一合成方法产品收率为61~66%(以三氯硫磷计),产品纯度83~92%。
按本发明的工艺条件(在中间体的制备中无论是使用PTC加液碱还是直接加液碱)。其合成的产品经熔点及混合熔点测定。红外光谱、高压液相色谱分析证明是毒鼠磷,纯度与用现有技术制得的产品相当,经小白鼠毒力(LD50)测定、对大白鼠的毒饵消耗量及纯药摄入量测得数据与用现有技术制得产品一致。现场灭鼠效果达到100%。见表1,2,3。
按本发明的工艺和方法,同样可以制得溴代毒鼠磷等系列化合物。本发明中参加反应原料的配比(摩尔比)为
三氯硫磷∶对卤苯酚∶盐酸乙脒∶氢氧化钠=1.00∶2.00~2.25∶1.00~1.20∶4.00~5.00
本发明与现有技术相比有以下优点:(1)省去三乙胺,也免去了三乙胺回收的工序,降低成本明显。(2)免去中间体合成严格要求的无水条件,同时不用任何分离步骤。(3)省去若干反应、分离、贮存、蒸馏等设备,减少投资。(4)减少三废处理品种和量,减少能耗。(5)提高收率约10%。
例1
在300升带有搅拌和夹套的搪瓷反应釜中加入100升对氯苯酚甲苯溶液(含对氯苯酚400克/升),15.4升三氯硫磷,搅拌并在夹套中通冷却水,滴加34升液碱(含氢氧化钠30%),约半小时滴完,其间温升不超过70~80℃,滴完继续搅拌半小时。降温至30~40℃,加入18公斤盐酸乙脒(溶于60升水中),再滴加液碱34升,此时温升到40~60℃,滴完继续搅拌1~2小时。待物料温降至20℃左右可离心过滤,冷水洗涤,甩干,得白色结晶湿重52~55公斤,干燥得产品43公斤,纯度86.4%,收率63.9%。
例2
在300升搪瓷釜中加入100升对氯苯酚甲苯溶液(含对氯苯酚403克/升),15.4升三氯硫磷和400克三乙基苄基氯化铵(BTEAC)(溶于5升水中),搅拌和夹套中通冷却水,滴加34升液碱(含氢氧化钠30%),滴加过程中温度不超过80℃,滴完继续反应半小时。待度降至30~40℃时加入18公斤盐酸乙脒(溶于60升水中),再滴加液碱34升,反应温度控制40~60℃,滴完继续反应1~2小时,待物料温度降至20℃左右即可离心过滤,冷水洗涤、干燥得产品40.2公斤,纯度87.4%,收率64.0%。