唐先龍，張濤，魯寧寧，李習紅，楊紅兵，吳超

（安徽國星生物化學有限公司，安徽雜環(huán)化學省級實驗室，安徽馬鞍山 243100）

毒死蜱屬于高效、低殘留、中等毒性類型的有機磷殺蟲劑，具有熏蒸、觸殺和胃毒三重作用，也具有滲透性，葉片殘留時間短，但在土壤中殘留時間長，主要應用于各種農作物防治棉鈴蟲等多種害蟲，是替代高毒殺蟲劑的品種之一。毒死蜱目前是全球市場容量排名前三的殺蟲劑，已在全世界大多數(shù)國家和地區(qū)登記使用。

1 毒死蜱生產技術概況

近年來，我國毒死蜱生產技術不斷創(chuàng)新，使得毒死蜱生產成本大幅下降，已經達到國際先進水平。毒死蜱目前主流的工業(yè)化生產主要是由3，5，6-三氯吡啶醇或3，5，6-三氯吡啶醇鈉和乙基氯化物反應制得，而其原料三氯吡啶醇或其鈉鹽是影響毒死蜱生產成本的關鍵。根據(jù)文獻報道，生產三氯吡啶醇（或鈉鹽）主要有兩種合成工藝路線：

（1）氯代吡啶工藝

2，3，5，6-四氯吡啶與氫氧化鈉發(fā)生堿解反應，得到3，5，6-三氯吡啶醇鈉，然后與乙基氯化物發(fā)生縮合反應合成毒死蜱原藥。反應式如下：

（2）三氯乙酰氯工藝

三氯乙酰氯與丙烯腈先經過加成、環(huán)化反應，然后與堿反應得到三氯吡啶醇鈉，最后與乙基氯化物發(fā)生縮合反應合成毒死蜱原藥。反應式如下：

徐振元等[1]申請的“毒死蜱的生產方法”專利獲得授權，其發(fā)明的主要內容是：以3，5，6-三氯吡啶-2-酚鈉與O，O-二乙基硫代磷酰氯為原料，在雙催化劑和雙溶劑存在下合成毒死蜱。

徐國慶[2-3]申請的“在水介質中合成毒死蜱的方法”專利獲得授權，其發(fā)表的“在水介質中合成毒死蜱原藥”文獻主要內容是：采用單溶劑水為介質，通過表面活性劑的作用，使反應物形成高度分散體系，該法合成的毒死蜱產品收率和純度均達到98%以上。

戴百熊等[4]申請的“一種以四氯吡啶為原料合成毒死蜱的生產方法”專利獲得授權，其發(fā)明的主要內容是：將四氯吡啶、燒堿、催化劑與水按比例投入高壓釜加壓堿解，堿解結束直接與乙基氯化物縮合制得毒死蜱。

胡玉華等[5]發(fā)表的“水相法合成毒死蜱”文獻，其主要內容是：以2，3，5，6-四氯吡啶、液堿為原料，在高壓釜中反應得到3，5，6-三氧吡啶醇鈉，然后與乙基氯化物在單溶劑水為介質中合成毒死蜱。

王紅明等[6]發(fā)表的“水相法合成毒死蜱的清潔工藝改進”文獻，其主要內容是：以3，3，5，6-四氯-3，4-二氫吡啶-2-酮與O，O-二乙基硫代磷酰氯為主要原料，開發(fā)一種水溶液循環(huán)的清潔工藝合成毒死蜱的新方法。

錢玉珍[7]發(fā)表的“毒死蜱綠色合成工藝研究”論文，其主要內容是：由三氯乙酰氯和丙烯腈為原料，合成3，5，6-三氯吡啶-2-醇鈉，然后與乙基氯化物發(fā)生縮合反應得到毒死蜱。從三氯吡啶醇鈉合成到最終產品合成，均采用無有機溶劑的水相法合成工藝。

周愛民等[8]發(fā)表的“管式反應器連續(xù)化合成3，5，6-三氯吡啶-2-醇鈉工藝研究”文獻，其主要內容是：以2，3，5，6-四氯吡啶為原料，利用管式反應器在水介質中與氫氧化鈉水解合成3，5，6-三氯吡啶-2-醇鈉，并對工藝進行了優(yōu)化，四氯吡啶與2.2倍氫氧化鈉在4倍溶劑水用量下，停留時間8 min，在140℃下連續(xù)反應，四氯吡啶轉化率100%，產物收率98.0%。

本文提出了一種以2，3，4，6-四氯吡啶為原料，水作為溶劑，先與氫氧化鈉發(fā)生堿解反應得到3，5，6-三氯吡啶醇鈉，然后將堿解反應液直接與乙基氯化物進行縮合反應得到毒死蜱原藥的合成方法。通過大量的正交實驗篩選，優(yōu)化了工藝流程，降低了生產成本，毒死蜱含量和單程收率均達到98.5%以上。

2 合成工藝路線

本文研究的合成工藝路線是將2，3，5，6-四氯吡啶經堿解得到3，5，6-三氯吡啶醇鈉，然后與乙基氯化物縮合得到毒死蜱原藥。反應式如下：

3 實驗部分

3.1 3，5，6-三氯吡啶醇鈉的制備

將2，3，5，6-四氯吡啶和氫氧化鈉、水按計量投入2 L反應燒瓶中，回流下進行堿解反應，得到3，5，6-三氯吡啶醇鈉。

3.2 毒死蜱的制備

向上述燒瓶中加入催化劑，升溫，滴加O，O-二乙基硫代磷酰氯進行縮合反應，滴加過程注意控制反應溫度和pH。滴加反應結束后得到含有毒死蜱的油水混合物，靜置分層，放出下層油層。將油相經過水洗、酸洗過濾，脫水后得到毒死蜱原油。

縮合反應的催化劑，包括?；磻呋瘎?、相轉移催化劑、乳化劑三類催化劑或其任意組合，如?；磻呋瘎┻x用的是DMAP（4-二甲氨基吡啶）；相轉移催化劑有季銨鹽類和叔胺類，如四丁基溴化銨（TBAB）、芐基三乙基氯化銨（TEBA）、十六烷基三甲基溴化銨等；乳化劑選用的是表面活性劑，如季銨鹽、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鉀、硬脂酸鈉等。

4 結果與討論

4.1 三氯吡啶醇鈉的制備

（1）反應溫度對實驗結果的影響

操作條件：將1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶、2 mol氫氧化鈉、750 g H2O加入到2 L燒瓶中，分別在不同溫度下回流反應2 h，反應結束降溫取樣分析，試驗結果見表1。

表1 反應溫度對合成收率的影響

由表1可見，當反應溫度為回流狀態(tài)，其他條件不變的情況下，3，5，6-三氯吡啶醇鈉的收率最高。

（2）反應時間對實驗結果的影響

操作條件：將1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶、2 mol氫氧化鈉、750 g H2O加入到2 L燒瓶中，在回流狀態(tài)下不同時間反應，反應結束降溫取樣分析，試驗結果見表2。

表2 反應時間對合成收率的影響

由表2可見，當反應時間為3 h，其他條件不變的情況下，3，5，6-三氯吡啶醇鈉的收率最高。

（3）物料摩爾配比對實驗結果的影響

操作條件：將1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶、計量的氫氧化鈉、750 g H2O加入到2 L燒瓶中，回流狀態(tài)下反應時間3 h，反應結束降溫取樣分析，試驗結果見表3。

表3 物料摩爾配比對合成收率的影響

由表3可見，當n（四氯吡啶∶氫氧化鈉）=1∶2，其他條件不變的情況下，3，5，6-三氯吡啶醇鈉的收率最高。

4.2 毒死蜱的制備

（1）催化劑對實驗結果的影響

分別向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶堿解反應后的燒瓶中加入不同種類的催化劑（質量比均為0.5%），加熱到40℃后，開始滴加同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯進行縮合反應，滴加過程控制縮合反應溫度40℃～50℃，縮合反應pH 9～10，滴加反應結束后保溫3 h得到含有毒死蜱的油水混合物，靜置分層，放出下層油層。將油相經過水洗、酸洗過濾，脫水后得到毒死蜱原油。

由表4可見，當縮合反應催化劑采用DMAP+TBAB+十二烷基硫酸鈉組合時，其他條件不變的情況下，毒死蜱的收率和含量最高。

表4 催化劑對合成收率的影響

（2）pH對實驗結果的影響

分別向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶堿解反應后的燒瓶中加入同比例的催化劑（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸鈉，質量比均為0.5%），加熱到40℃后，開始滴加同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯進行縮合反應，滴加過程注意控制縮合反應溫度40℃～50℃，控制調節(jié)不同的縮合反應pH，滴加反應結束后保溫3 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，靜置分層，放出下層油層。將油相經過水洗、酸洗過濾，脫水后得到毒死蜱原油。

由表5可見，當縮合反應pH控制在9～10時，其他條件不變的情況下，毒死蜱的收率和含量最高。

表5 p H對合成收率的影響

（3）物料配比對實驗結果的影響

分別向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶堿解反應后的燒瓶中加入同比例的催化劑（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸鈉，質量比均為0.5%），加熱到40℃后，開始滴加不同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯進行縮合反應，滴加過程中注意控制縮合反應溫度40℃～50℃，pH 9～10，滴加反應結束后保溫3 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，靜置分層，放出下層油層。將油相經過水洗、酸洗過濾，脫水后得到毒死蜱原油。

由表6可見，當質量比（四氯吡啶∶O，O-二乙基硫代磷酰氯）控制在1.5∶1時，其他條件不變的情況下，毒死蜱的收率和含量最高。

表6 物料摩爾比對合成收率的影響

（4）反應時間對實驗結果的影響

向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶堿解反應后的燒瓶中加入相同比例的催化劑（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸鈉，質量比均為0.5%），加熱到40℃后，開始滴加相同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯進行縮合反應，滴加過程中注意控制縮合反應溫度40℃～50℃，pH 9～10，滴加反應結束后，分別保溫1 h、2 h、3 h、4 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，靜置分層，放出下層油層。將油相經過水洗、酸洗過濾，脫水后得到毒死蜱原油。

由表7可見，當縮合反應時間控制在3 h時，其他條件不變的情況下，毒死蜱的收率和含量最高。

表7 反應時間對合成收率的影響

（5）反應溫度對實驗結果的影響

操作條件：向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶堿解反應后的燒瓶中加入相同比例的催化劑（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸鈉，質量比均為0.5%），加熱到不同的溫度后，開始滴加相同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯進行縮合反應，滴加過程中注意縮合反應pH 9～10，保溫時間3 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，靜置分層，放出下層油層。將油相經過水洗、酸洗過濾，脫水后得到毒死蜱原油。

由表8可見，當反應溫度控制在40℃時，其他條件不變的情況下，毒死蜱的收率和含量最高。

表8 反應溫度對合成收率的影響

5 結論

（1）以2，3，5，6-四氯吡啶為原料，經堿解、縮合得到毒死蜱原藥的生產方法，最佳合成工藝條件為：

①堿解反應：四氯吡啶與氫氧化鈉摩爾比=1∶2，反應溫度為保持回流溫度，反應時間3 h；②縮合反應：催化劑為DMAP、TBAB和十二烷基硫酸鈉，2，3，4，6-四氯吡啶∶O，O-二乙基硫代磷酰氯質量比=1.5∶1，反應溫度40℃，保溫時間3 h，反應pH=9～10。

（2）本工藝采用單溶劑水相法，具有方法簡單、產品純度及收率高、生產成本低、“三廢”量少等優(yōu)點，適用于大規(guī)模生產裝置。