农用盐酸吗啉双胍合成工艺研究

1非有机溶剂法合成盐酸吗啉双胍工艺研究1、前言1.1现状与背景植物病毒是植物的三大病害之一，该病发病普遍、危害严重、防治难度大，被称为“植物癌症”，目前尚缺乏理想的防治药剂，作为有效成分登记的植物病毒防治剂主要有菌毒清、三十烷醇、盐酸吗啉胍、病毒唑等，其中盐酸吗啉胍与有机铜的复配制剂是唯一的植物病毒防治剂正式登记品种，该品种对由TMV、CMV、TUMV、PVX、PVY等引起的多种植物病毒病有良好的防治效果，已成为防治植物病毒较大吨位的农药品种，盐酸吗啉胍作为杭病毒药物，以往主要用于防治流行性病毒A2型感冒和流行性结膜炎、肋腺炎、水痘、麻疹等病毒感染，盐酸吗啉胍原药是以医药标准生产，其环卫和纯度要求严格，通常是将制得的盐酸吗啉胍粗品经水洗，活性炭脱色，乙醇浸泡及重结晶等过程制得，其收率一般在70%左右，生产成本及难度均较高，如用于农作物病毒防治，不利于降低生产和使用成本，为此在现有生产方法的基础上，探索出农药盐酸吗啉胍原粉的生产方法，该方法制备的盐酸吗啉胍有效含量可大于95%，勿须进一步纯化即可直接用于植物病毒防治剂的生产，生产难度及生产成本均较低。本研究从实际出发，参考有关资料，研究盐酸吗啉双胍的实验室合成工艺条件，并且对比有机溶剂法和非有机溶剂法两种合成方法的优劣，从而找出盐酸吗啉双胍的较佳合成条件，为其中试研究奠定初步的工艺条件及提供必要的工艺参数。1.2实验目的学习和了解缩合反应的基本原理；学会通过成盐、缩合等反应的基本操作制备盐酸吗啉胍（病毒灵）；通过实验巩固回流、浓缩、脱色、重结晶等基本操作。1.3实验原理由吗啉与盐酸反应中和成盐，再与双氰胺进行缩合，其合成反应方程式如下：ON+CNNHHClCNHNH2ONCNHNHCNHNH2HClONHClON+HCl2、实验2.1实验用品基本有机合成标准磨口仪器、吗啉，双氰胺，盐酸，乙醇，活性炭，二甲苯。2.2实验方法2.2.1有机溶剂法（1）基本步骤：在装有搅拌器，分水器和回流冷凝管的100ml三口瓶中，加入8.7g吗啉，20ml二甲苯，搅拌下加入10.0g浓盐酸，升温回流脱水，直至分水完全，自然冷至80ºC以下，加入8.4g2双氰胺，搅拌下加热溶解，继续加热回流，有大量白色固体物生成。回流结束后，要进行常压蒸馏，将二甲苯蒸出。将所得盐酸吗啉双胍用水稀释，用活性炭脱色，活性炭用量为吗啉用量的1.5%，脱色温度为70ºC，脱色后将其浓缩结晶。用乙醇浸泡产品，进行醇洗，温度为20—25ºC，然后进行过滤、干燥、粉碎、最后得到产品。（2）实验装置图：图1分水回流装置图2.2.2非有机溶剂法（1）实验流程图吗啉浓缩盐酸缩合工厂放加水稀释活性炭脱色——滤除活性炭——浓缩——结晶——乙醇浸泡——过滤——干燥——粉碎————（2）基本步骤盐酸吗啉的制备同上。加入8.7g吗啉，搅拌下加入10.0g浓盐酸,反应成盐。进行盐的浓缩时，不能将水完全蒸干，要留下较少部分的水即停止蒸馏。加入8.4g双氰胺，加热至其溶解。回流2-3小时，回流温度控制在130-150ºC。盐酸吗啉双胍的制备基本同上，只是不再使用二甲苯作溶剂，也不用任何其他有机溶剂，中和成盐盐酸吗啉浓盐酸吗啉盐酸盐双氰胺盐酸吗啉双胍成品盐酸吗啉双胍3直接将双氰胺加入使其反应，但应该注意温度达到130ºC后，反应会自发放热，此时停止加热，使其冷却，控制温度不超过150ºC待反应放热完毕后，再重新加热，控制反应温度不超过130——140ºC，保温时间3小时。活性炭脱色及醇洗步骤同上。（3）实验装置图：图2蒸馏装置图３、结果与讨论３.1有机溶剂法和非有机溶剂法的比较。以二甲苯为有机溶剂产品收率６.2％。该过程需要花费约２个小时将二甲苯蒸出，二甲苯有一定造价，成本较高，但所得产品颜色不好，杂质较多，说明也发生了一些副反应，影响了产品质量。不使用二甲苯的非有机溶剂法，节约了成本，而且产率可达１３.3％和１５.1％。产品颜色较纯，杂质较少，副反应较少，节省时间。３.2回流时间对产率的影响由表１可知，当以二甲苯为溶剂，随回流时间的延长，产率亦相应提高，超过２h后，继续延长回流时间对产率影响不大，故反应时间以２h－2.5h为宜。表１回流时间对产率的影响（吗啉：双氰胺＝1:1）回流时间（h）产率（％）2.06.23.07.03.3反应温度对产率的影响由表二可知，一组实验将反应温度控制在120ºＣ，结果所得产品很少，产率很低。另一组实验将温度控制在130ºＣ，产率有大幅度提高，说明130ºＣ——150ºＣ为最佳反应温度。表２反应温度对产率的影响（吗啉：双氰胺＝1:1，反应时间：３小时）反应温度（ºＣ）产率（％）12013.34130—15015.14、结论4.1有机溶剂法。所得产品盐酸吗啉胍为白色粉末。以吗啉，盐酸和双氰胺为原料，以二甲苯为回流溶剂合成盐酸吗啉，原料易得，在反应物摩尔比盐酸吗啉：双氰胺=1：1：1，回流时间2h，所得盐酸吗啉原粉水溶性好，但成本较高，不利于大面积推广。注意事项：1.温度一定要控制在要求的范围内。2.要密切注意回流的时间和回流时是否出现白色固体。4.2非有机物溶剂法。本项目在传统工艺基础上，对有关技术关键进行了大胆的探索及改进，主要有以下几点：缩合反应，传统工艺用二甲苯作溶剂，本项研究不用二甲苯作溶剂，也不用任何其他有机溶剂，从而降低了成本，简化了操作，从基本上解决了蒸出二甲苯带来的麻烦，可能存在的污染及产品的玷污。生产装置在浓缩步骤采用敞开体系进行操作，并且不必用二甲苯溶剂的情况下所使用的回馏装置。整个工艺过程基本上无废水、废气对环境的污染，缩合反应过程的少量废气（主要是NH3），可以用水加以吸收。整个中试过程充分表明，采用上述工艺路线及技术方案，具有设备投资省，生产成本低、收率稳定、质量可靠、设备通用性强、环保符合要求的特点。目前在不断完善工艺的同时，正在研究制定可行的农用盐酸吗啉双胍原药的技术标准的工作。6、参考文献[1]许良忠，郭玉晶，袁枫，沈阳化工学院报，第１５卷，第二期，2006.6[2]张欣华，研究型化学实验，大连：大连理工大学出版社，2004[3]杨光，农用盐酸吗啉双胍合成工艺研究，齐齐哈尔大学学报，2000.12[4]陶仙水，盐酸吗啉胍分析方法研究，大原化学工业学校，2002.2