氧硫磷酯生产新工艺.pdf

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摘要
申请专利号:

CN94117723.8

申请日:

1994.11.08

公开号:

CN1122810A

公开日:

1996.05.22

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:1998.9.23|||授权||||||公开

IPC分类号:

C07F9/201

主分类号:

C07F9/201

申请人:

清华紫光(集团)总公司; 重庆农药厂

发明人:

尹应武; 方玉丽; 李彬如; 任鹰; 王家森; 卢东; 刘仁兴; 陈小平; 郑长春; 何保福; 曾义

地址:

100084北京市海淀区清华园

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明是生产有机磷农药(如氧乐果)重要原料氧硫磷酯的新工艺。该工艺对各种催化剂进行了优选,并对各种工艺条件进行了优化,在基本不改变生产原料,不大动工艺设备的情况下,使氧硫磷酯的收率提高15%左右,氧硫磷酯的杂质含量可降低8%左右。本工艺具有实用性强、投资小、见效快、收益高、产品质量稳定、工艺简单以及三废少等优点。

权利要求书

1.一种改进的合成硫磷铵盐和氧硫磷酯的方法,该方法包括步骤
(1)以亚磷酸二甲酯和硫粉及液氨为原料,合成硫磷铵盐;
(2)以硫磷铵盐和氯乙酸甲酯为原料,合成氧硫磷酯。
其特征在于:在步骤(1)中,控制通氨及反应温度5~25℃,
通氨及反应时间3~6小时。在步骤(2)中,控制反应温度50
~60℃,反应时间50~150分钟。
2.按照权利要求1的方法,其特征在于:在步骤(1)中,采用多孔
多管或多孔盘管通氨。
3.按照权利要求1的方法,其特征在于:在步骤(2)中,于反应体
系内,加入相转移催化剂。
4.按照权利要求3的方法,其中所述催化剂为总碳数为10~28
脂肪族及芳香族的季铵盐、季磷盐,以及它们的复配物,例如苄
基三甲基卤化铵、四丁基卤化铵、十二烷基三乙基卤化铵、三辛
基甲基卤化铵等相转移催化剂及它们的复配物(卤离子可以是氯、
溴、碘负离子等)。
5.按照权利要求3的方法,所述催化剂用量为铵盐纯量的1~5%。
6.按照权利要求3的方法,其中反应温度控制在40~60℃,反
应时间控制在20~80分钟。
7.按照权利要求1的方法,其特征在于:在步骤(2)中,氧硫磷酯
粗品中加入适量甲苯或仲丁醇的带水溶剂,进行减压脱溶。
8.按照权利要求1的方法,其特征在于:在步骤(2)中,氧硫磷酯
粗品纯化时采用带有甩盘和搅拌器连接的蒸馏釜,进行减压脱溶

说明书

氧硫磷酯生产新工艺

本发明属于农药有机磷杀虫剂类。

本发明是生产O,O-二甲基-S-(甲胺基甲酰甲基)硫赶磷酸酯(I)的
新工艺,该化合物是一种杀虫谱广,内吸性强,杀虫活性高,抗性小
的农药。它的通用名为氧乐果(Omethoate)化学结构式为

六十~八十年代国内外曾有许多技术资料(包括专利)报道了氧乐
果的合成方法,其主要方法有:前胺解法(氯乙酰甲胺法)、异氰酸甲
酯法、Bunte盐法、后胺解法。采用前胺解法和Bunte盐法合成氧乐果
原油,在生产过程中产生大量的无机盐废渣,导致萃取过程中,氧乐
果损失较大,而采用异氰酸甲酯法合成氧乐果原油,由于它是固~液
非均相反应,工艺条件难于控制,对氧乐果纯度有较大影响,且原料
毒性大,成本高,对设备腐蚀严重,因此生产上难以推广应用。

后胺解法具有原料易得,工艺操作简单,后处理方便的优点,是
目前国内普遍采用的氧乐果生产方法。它是以三氯化磷为起始原料,
并由以下四步组成:
(一)亚磷酸二甲酯一般生产工艺

    其反应式如下:

    生产过程:

将甲醇、甲苯,依次投入反应釜中,在温度≤30℃,真空度
≥67kPa条件下,慢慢滴加三氯化磷,约需15分钟,三氯化磷滴加
完毕,控制温度在60~70℃,真空度≥67kPa条件下,迅速脱酸,
即得亚磷酸二甲酯的甲苯溶液。
(二)硫磷铵盐一般生产工艺

     其反应式如下:

     生产过程:

将上述所得亚磷酸二甲酯的甲苯溶液和硫磺粉,依次投入反应釜
中,然后,将液氨慢慢通入反应釜中,控制通氨反应温度25~35℃,
通氨完毕,再保温反应1小时,加入水。静置分层,即得硫磷铵盐水溶
液。
(三)氧硫磷酯一般生产工艺

    其反应式如下:

    生产过程:

将上述所得硫磷铵盐水溶液(调至pH=7~8)和氯乙酸甲酯,依
次投入反应釜中,在温度58~64℃内反应2小时,反应结束后,
静置分层,粗酯进行减压脱溶,即得氧硫磷酯。
(四)氧乐果生产一般工艺(75年在西德专利Ger.110883中曾有报道)

  其反应式如下:

  生产过程:

将上述所得氧硫磷酯和氯仿,依次投入反应釜中,预冷到-18℃,
然后在温度≤-8℃条件下,慢慢滴入甲胺(40%),滴加完毕,再
保温40分钟,反应结束后,加盐酸中和至pH=6~7,静置分层,
粗产品用氯仿萃取三次后,进行减压脱溶,脱溶终点温度为112℃,
即得氧乐果原油。

通过对现有后胺解法生产工艺的深入了解和大量实验发现:硫磷
铵盐的反应体系是固~液~气非均相体系,物料与物料之间容易造成
反应不均匀、不充分。一般工艺通氨反应温度过高以及氨浓度局部过
大,使付产物增多,影响硫磷铵盐的含量和收率;氧硫磷酯的反应体
系是液~液非均相体系,物料与物料之间难以充分混合,一般工艺反应
温度过高,反应时间过长,而造成付产物增多,影响氧硫磷酯的含量
和收率;氧乐果胺解反应体系也是液~液非均相体系,整个反应过程
比较复杂。一般工艺反应时间过短,使反应不完全,原料损失大,其
次反应温度过高,使付产物增多,最后脱溶时水份未脱尽,而易导致
产品分解,影响氧乐果的纯度和收率。

上述诸多因素使目前国内氧乐果生产总收率低(多在40%左右)
原油含量不稳定(多低于70%)。

本发明是在现有后胺解法生产工艺的基础上,提出了对其各种工
艺条件进行优化的方案,并发明了可大幅度提高氧乐果生产总收率和
稳定原油含量的新工艺。

本发明对各步合成所改动的工艺有:
1、在现有硫磷铵盐的合成反应过程中:

①降低通氨及反应温度,缩短通氨及反应时间;

②改变通氨方式。
2、在现有氧硫磷酯的合成反应过程中:

①缩短反应时间,降低反应温度;

②在反应体系中,加入催化剂;

③改变粗产品的脱溶条件和脱溶方式。
3、在现有氧乐果胺解反应过程中:

①采用无溶剂均相反应体系,或采用加入少量溶剂的准均相反应体

  系;

②改变反应温度,延长反应时间;

③改变原料甲胺浓度;

④改变粗产品的脱溶条件和脱溶方式。

    本发明对各步工艺优化的条件是:
一、生产硫磷铵盐:
1.通氨及反应温度控制在5~25℃,通氨及反应时间控制在3~
  6小时是合适;
2.通氨管改用多孔多管或多孔盘管。
二、生产氧硫磷酯:
1.反应温度控制在50~60℃,反应时间控制在60~150分
  钟是合适的;
2.反应体系中,加入相转移催化剂,反应温度控制在40~60℃,
  反应时间控制在40~80分钟是合适的;
3.催化剂可选择总碳数为10~28脂肪族及芳香族的季铵盐、季
  磷盐,以及它们的复配物,例如苄基三甲基卤化铵、四丁基卤化
  铵、十二烷基三乙基卤化铵、三辛基甲基卤化铵等相转移催化剂
  及它们的复配物(卤离子可以是氯、溴、碘负离子等);
4.催化剂用量为铵盐纯量的1~5%是合适的;
5.氧硫磷酯粗品中加入适量甲苯或仲丁醇的带水溶剂,进行减压脱溶
6.氧硫磷酯粗品纯化时采用带有甩盘和搅拌器连接的蒸馏釜,进行减
  压脱溶。
三、生产氧乐果原油:
1.采用无溶剂均相反应体系,也可加入原工艺五分之一左右氯仿或水
  作溶剂的准均相反应体系;
2.原料甲胺浓度为20~40%是合适的;
3.反应温度控制在-10~-20℃,反应时间控制在40~90
  分钟是合适的;
4.粗产品中加入适量苯或甲苯的带水溶剂,进行减压脱溶,脱溶的
  终点温度为70~100℃是合适的;
5.粗产品纯化时采用带有甩盘和搅拌器连接的蒸馏釜,进行减压脱
  溶。

本发明是对老工艺后胺解法生产氧乐果的各种工艺条件进行全方
位的优化,在基本不改变生产原料,不大动工艺设备的情况下,使氧
乐果生产总收率提高20%以上,原油含量稳定在80%左右。它具
有投资小,见效快,收益高,三废少等优点。

为帮助更好理解本发明,以下举出若干工艺条件下的实验结果和小
试及工业试验的实施例、对照例。

表一:为合成硫磷铵盐工业试验结果

试验结果表明:采用新工艺合成硫磷铵盐,其铵盐含量比老工艺合
成硫磷铵盐含量提高1.5%,折合亚磷酸二甲酯收率相当于提高5.4
%(批号32与34对照)。

表二:为催化合成氧硫磷酯小试试验结果

实验结果表明:采用新工艺(添加一定量的催化剂),不仅能缩短反
应时间(实验1、2、3),降低反应温度(实验3),减少付产物的生
成,而且大大提高了氧硫磷酯含量,并使氧硫磷酯的平均收率比老工
艺提高15%左右。最高达到21.4%(实验1与实验4对照)。

表三:为氧乐果原油小试工艺条件优化的试验结果

实验1表明:采用老工艺反应条件,即使改变原料甲胺浓度,其
原油含量并没有明显变化。

实验2、3、4、5表明:采用新工艺反应条件,改变原料甲胺
浓度,可使原油的平均含量提高约5%(与实验6对照)。

实验2、5表明:对老工艺反应体系、反应条件以及后处理方法
进行全方位的优化,使原油含量和收率都有大幅度提高。其原油平均
含量比实验3、4提高1.5%,比老工艺(实验1)提高7.2%,原
油平均收率比实验3、4提高4%,比实验1提高9.45%。

表四:为氧乐果无溶剂胺解反应工业试验结果

试验结果表明:新工艺比老工艺的原油含量平均可提高5%以上。

氧硫磷酯老工艺(反应时间120分钟)和新工艺(反应时间80分
钟)各进行了35批次实际生产对照,并用新、老工艺所得的氧硫磷酯
按老工艺原油合成法各进行了70批次原油的实际生产。统计结果表
明:采用新工艺(反应时间80分钟)比老工艺(反应时间120分钟)
所得氧硫磷酯的平均含量增加1.9%,原油的平均含量增加3.4%,
并且产品的质量稳定,原油含量基本稳定在70%以上。

〔实施例1〕

将1mol 24.8%亚磷酸二甲酯的甲苯溶液,置于反应瓶中,然后
加入等摩尔的硫磺粉,在搅拌下,预冷至10℃,开始慢慢通入1.4mol
氨气,通氨温度保持在15℃左右,通氨及反应时间共3小时,然后
加入175g水,静置分层,分去上层甲苯,下层铵盐水溶液测得其含
量为42.4%。

〔对照例1〕

原料、投料量及实验步骤同实施例1,但通氨温度保持在30℃左
右,通氨完毕,保温时间1小时,最后得铵盐水溶液的含量为40.3%。

〔工业实施例1〕

将1350Kg23.8%亚磷酸二甲酯的甲苯溶液,投入反应釜中,
然后加入120Kg硫磺粉,在搅拌下,慢慢通入100Kg液氨,通氨
温度保持在15℃左右,通氨反应6小时,加入650Kg水,静置分
层,得铵盐水溶液1600Kg,含量为41.5%。

〔工业对照例1〕

原料、投料量及实验步骤同工业实施例1,但通氨温度保持在3
0℃左右,通氨完毕,保温时间1小时,得铵盐水溶液1550kg,
含量为40.4%。

〔实施例2〕

将0.5mol40.1%的铵盐水溶液,置于反应瓶中,然后,加
入2.25mol氯乙酸甲酯,在搅拌下,控制温度55~60℃,反应
60分钟,反应结束后,静置分层,分去水层,得到的粗酯进行减压
蒸馏,回收过量的氯乙酸甲酯,精酯(即为氧硫磷酯)量为100.0g,
色谱含量为84.2%,收率为78.7%。

〔实施例3〕

原料、投料量及实验步骤同实施例2,但反应时间为80分钟,
最后得精酯量为98.0g,色谱含量为89.6%,收率为81.7%。

〔实施例4〕

将386.0g41.0%的铵盐水溶液、488.0g氯乙酸甲酯,
分别置于反应瓶中,再加入6.4g四丁基碘化铵,在搅拌下,控制温
度55℃左右,反应60分钟,以下步骤同实施例2,最后得精酯量为
200.7g,色谱含量为94.4%,收率为90.2%。

〔实施例5〕

原料、投料量及实验步骤同实施例4,但催化剂改为苄基三丁基
氯化铵,最后得精酯量为200.8g,色谱含量为90.9%,收率为
85.3%。

〔对照例2〕

原料、投料量及实验步骤同实施例4,但反应温度控制在58~
62℃,反应时间为2小时,最后得精酯量为193.0g,色谱含量
为83.0%,收率为76.3%。

〔工业实施例2〕

将1300Kg40.4%的铵盐水溶液,1600Kg氯乙酸甲酯,
依次投入反应釜中,在搅拌下,控制温度58~60℃,反应80分
钟,静置分层,得到的粗酯进行减压蒸馏,氧硫磷酯得量为700Kg,
色谱含量为83.2%,收率为82.7%。

〔工业对照例2〕

原料、投料量及实验步骤同工业实施例2,但反应温度控制在58
~62℃反应时间为2小时,得氧硫磷酯680Kg,色谱含量为79.4
%,收率为76.3%。

〔实施例6〕

将270.0g79%的氧硫磷酯,置于反应瓶中,在搅拌下,预
冷至-15℃,开始滴加165.0g甲胺(40%),控制温度在-11℃
以下,滴加完毕,保温反应60分钟,用盐酸中和至pH=6~7,再用
氯仿萃取,粗产品加50g甲苯进行减压脱溶,脱溶终点温度为95℃。
所得氧乐果原油量为251.1g,薄层分析含量为70.0%,收率
为82.5%。

〔实施例7〕

原料、投料量及实验步骤同实施例6,但甲胺浓度为30%,所
得氧乐果原油量为266.6g,含量为73.5%,收率为92.0%。

〔对照例3〕

原料、投料量及实验步骤同实施例6,但在反应体系中,加入33
8g氯仿溶剂,甲胺浓度为30%,反应温度在-8℃以下,保温时间
为40分钟,粗产品不加甲苯直接脱溶得氧乐果原油248.1g,薄层
分析含量为65.8%,收率为82.3%。

〔工业实施例3〕

将400Kg氧硫磷酯(79.2%)、投入反应釜中,在搅拌下,预
冷至-15℃,开始滴加180Kg40%的甲胺,控制温度在-10℃
以下,滴加完毕,保温反应60分钟,然后用盐酸中和至pH=6~7,
再用氯仿萃取,粗产品加入50Kg甲苯进行减压脱溶,脱溶终点温度为
95℃。所得氧乐果原油量为360Kg,薄层分析含量为72.7%,
收率为82.6%。

〔工业实施例4〕

将420Kg氧硫磷酯(79.8%)、投入反应釜中,在搅拌下,预
冷至-15℃,加入60Kg水,开始滴加190Kg40%的甲胺,控制
温度在-11℃以下,滴加完毕,保温反应60分钟,然后用盐酸中
和至pH=6~7,再用氯仿萃取,减压脱溶,脱溶终点温度为112℃。
所得氧乐果原油量为380Kg,薄层分析含量为77.6%,收率为
88.3%。

〔工业实施例5〕

将420Kg氧硫磷酯(79.2%)、投入反应釜中,在搅拌下,预
冷至-15℃,加入100Kg氯仿,开始滴加180Kg40%的甲胺,
控制温度在-10℃以下,滴加完毕,保温反应60分钟,然后用盐酸中
和至pH=6~7,再用氯仿萃取,减压脱溶,脱溶终点温度为110℃。
所得氧乐果原油量为355Kg,薄层分析含量为72.3%,收率为
81.4%。

〔工业实施例6〕

将420Kg氧硫磷酯(81.0%)、投入反应釜中,在搅拌下,预
冷至-15℃,开始滴加189Kg30%的甲胺,控制温度在-10℃
以下,滴加完毕,保温反应60分钟,然后用盐酸中和至pH=6~7,
再用氯仿萃取,减压脱溶。所得氧乐果原油量为390Kg,薄层分析含
量为79.3%,收率为91.3%。

〔工业对照例3〕

原料、投料量及实验步骤同工业实施例3,但在反应前加入500
Kg氯仿溶剂,保温时间为40分钟,粗产品不加甲苯直接脱溶得氧乐
果原油350Kg,薄层分析含量为67.8%,收率为75.3%。

                合成硫磷铵盐部分工业试验结果(表一)
   反应物料及量:亚磷酸二甲酯450Kg,硫磺粉120Kg,氨气100kg
   溶        剂:甲苯900Kg

  试验

  批号
   亚磷酸二甲酯

 通氨及反应温度

      (℃)
 工厂化学分析

      磷谱分析(%)


  备注
  投料量
  含量
   铵盐含量
  铵盐
 杂质及付产物
   23
   1350
  23.8
     14~16
     41.51
  87.0
      13.0
 新工艺
   32

   1350


  23.1
     18~22

     41.98

  88.0

      12.0

 新工艺

   34
   1350
     28~32
     40.44
  85.0
      15.0
 老工艺

                    催化合成氧硫磷酯部分小试试验结果(表二)
   反应物料及量:铵盐386.0g,氯乙酸甲酯488.0g


 序号

    催化剂

 催化剂量
    (g)

 保温温度
   (℃)

 保温时间
   (min)

   粗酯量
    (g)

  精酯量
    (g)

  色谱含量
    (%)
    磷谱含量(%)


   收率
   (%)
  铵盐浓度
   (化分)
    (%)
 氧硫磷酯
  付产物
  1
     YFR-1
    4.8
  58~60
    60
   538.7
   224.7
    92.99
   92.0
    8.0
    97.7
    41.17
  2
     YFR-2
    6.4
    "
    "
   540.6
   200.8
    90.87
   92.4
    7.6
    85.3
     "
  3
     YFR-3
    6.4
    55
    "
   554.2
   200.7
    94.39
   94.7
    5.3
    90.2
     "
  4
      /
     /
  58~62
   120
   550.4
   193.0
    83.04
   91.2
    8.8
    76.3
     "

注:YFR-1为三壬基甲基碘化铵、YFR-2为苄基三丁基氯化、YFR-3为四丁基碘化铵

                    氧乐果原油小试工艺条件优化的部分试验结果(表三)
   反应物料及量:氧硫磷酯270.0g,甲胺1.25mol
  溶        剂:氯仿


 序号
                各工艺条件的改变及优化

 脱溶后
 原油量
  (g)
            磷谱含量(%)

  薄板
  层析
  含量
   收
   率
  (%)
  氧硫磷酯
  色谱含量
    (%)
 反应体系
 甲胺浓度
 反应温度
 反应时间
加苯脱溶
  原油
  硫磷酯
  付产物
  1
 340g氯仿
    30%
  <-8℃
  40min
 248.1
  79.0
    7.0
   14.0
  65.8
  82.3
    73.80

  2

  无溶剂

     "

  <-11℃

  60min

   80g苯

 266.6

  91.0

    0.9

    8.1

  73.5

  92.0

    79.27
  3
    "
     "
    "
    "
 257.0
  95.0
    0.5
    4.5
  72.7
  87.7
      "
  4
    "
     "
    "
    "
 246.3
  85.3
    0.9
   13.8
  70.7
  87.8
    73.80
  5
    "
     "
    "
    "
   80g苯
 250.3
  83.0
    0.5
   16.5
  72.5
  91.5
      "
  6
    "
    40%
  -10℃
    "
   80g苯
 251.1
  88.0
    0.7
   11.3
  70.0
  82.5
    79.27

                                氧乐果无溶剂胺解反应部分工业试验结果(表四)
   氧硫磷酯:400Kg、甲胺:180Kg、溶剂:氯仿    1994年6月27日—7月12日

 序

 号

 试验日期

 工厂批号

  氧硫磷酯
    (%)

  工艺选择
          工厂分析结果

        磷谱分析结果


 对照批号

含量相差值%
  原油含量
  酸度
  水份
  硫赶
   三酯等
   精酯
 1
  6.28白
    449
    96.06
    新工艺
    70.57
  0.16
  0.86
  78.0
    13.0
    5.0
    452
    +7.37
 2
  6.28白
    451
    96.06
    新工艺
    68.20
  0.15
  0.86
   /
     /
    /
    452
    +5.0
 3
  6.28白
    452
    96.06
    老工艺
    63.20
  0.12
  0.50
  73.5
    13.0
    12
 449,451
 4

  6.29白

     1

    93.18

    新工艺

    66.19

  0.12

  0.42

   /

     /

    /

     2

    +4.76

 5
  6.29白
     4
    93.18
    新工艺
    66.09
  0.18
  1.25
   /
     /
    /
     2
    +4.66
 6
  6.29白
     2
    93.18
    老工艺
    61.63
  0.12
  0.46
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本发明是生产有机磷农药(如氧乐果)重要原料氧硫磷酯的新工艺。该工艺对各种催化剂进行了优选,并对各种工艺条件进行了优化,在基本不改变生产原料,不大动工艺设备的情况下,使氧硫磷酯的收率提高15左右,氧硫磷酯的杂质含量可降低8左右。本工艺具有实用性强、投资小、见效快、收益高、产品质量稳定、工艺简单以及三废少等优点。。

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