毒死蜱的合成工艺研究

唐先龙，张涛，鲁宁宁，李习红，杨红兵，吴超

（安徽国星生物化学有限公司，安徽杂环化学省级实验室，安徽马鞍山 243100）

毒死蜱属于高效、低残留、中等毒性类型的有机磷杀虫剂，具有熏蒸、触杀和胃毒三重作用，也具有渗透性，叶片残留时间短，但在土壤中残留时间长，主要应用于各种农作物防治棉铃虫等多种害虫，是替代高毒杀虫剂的品种之一。毒死蜱目前是全球市场容量排名前三的杀虫剂，已在全世界大多数国家和地区登记使用。

1 毒死蜱生产技术概况

近年来，我国毒死蜱生产技术不断创新，使得毒死蜱生产成本大幅下降，已经达到国际先进水平。毒死蜱目前主流的工业化生产主要是由3，5，6-三氯吡啶醇或3，5，6-三氯吡啶醇钠和乙基氯化物反应制得，而其原料三氯吡啶醇或其钠盐是影响毒死蜱生产成本的关键。根据文献报道，生产三氯吡啶醇（或钠盐）主要有两种合成工艺路线：

（1）氯代吡啶工艺

2，3，5，6-四氯吡啶与氢氧化钠发生碱解反应，得到3，5，6-三氯吡啶醇钠，然后与乙基氯化物发生缩合反应合成毒死蜱原药。反应式如下：

（2）三氯乙酰氯工艺

三氯乙酰氯与丙烯腈先经过加成、环化反应，然后与碱反应得到三氯吡啶醇钠，最后与乙基氯化物发生缩合反应合成毒死蜱原药。反应式如下：

徐振元等[1]申请的“毒死蜱的生产方法”专利获得授权，其发明的主要内容是：以3，5，6-三氯吡啶-2-酚钠与O，O-二乙基硫代磷酰氯为原料，在双催化剂和双溶剂存在下合成毒死蜱。

徐国庆[2-3]申请的“在水介质中合成毒死蜱的方法”专利获得授权，其发表的“在水介质中合成毒死蜱原药”文献主要内容是：采用单溶剂水为介质，通过表面活性剂的作用，使反应物形成高度分散体系，该法合成的毒死蜱产品收率和纯度均达到98%以上。

戴百熊等[4]申请的“一种以四氯吡啶为原料合成毒死蜱的生产方法”专利获得授权，其发明的主要内容是：将四氯吡啶、烧碱、催化剂与水按比例投入高压釜加压碱解，碱解结束直接与乙基氯化物缩合制得毒死蜱。

胡玉华等[5]发表的“水相法合成毒死蜱”文献，其主要内容是：以2，3，5，6-四氯吡啶、液碱为原料，在高压釜中反应得到3，5，6-三氧吡啶醇钠，然后与乙基氯化物在单溶剂水为介质中合成毒死蜱。

王红明等[6]发表的“水相法合成毒死蜱的清洁工艺改进”文献，其主要内容是：以3，3，5，6-四氯-3，4-二氢吡啶-2-酮与O，O-二乙基硫代磷酰氯为主要原料，开发一种水溶液循环的清洁工艺合成毒死蜱的新方法。

钱玉珍[7]发表的“毒死蜱绿色合成工艺研究”论文，其主要内容是：由三氯乙酰氯和丙烯腈为原料，合成3，5，6-三氯吡啶-2-醇钠，然后与乙基氯化物发生缩合反应得到毒死蜱。从三氯吡啶醇钠合成到最终产品合成，均采用无有机溶剂的水相法合成工艺。

周爱民等[8]发表的“管式反应器连续化合成3，5，6-三氯吡啶-2-醇钠工艺研究”文献，其主要内容是：以2，3，5，6-四氯吡啶为原料，利用管式反应器在水介质中与氢氧化钠水解合成3，5，6-三氯吡啶-2-醇钠，并对工艺进行了优化，四氯吡啶与2.2倍氢氧化钠在4倍溶剂水用量下，停留时间8 min，在140℃下连续反应，四氯吡啶转化率100%，产物收率98.0%。

本文提出了一种以2，3，4，6-四氯吡啶为原料，水作为溶剂，先与氢氧化钠发生碱解反应得到3，5，6-三氯吡啶醇钠，然后将碱解反应液直接与乙基氯化物进行缩合反应得到毒死蜱原药的合成方法。通过大量的正交实验筛选，优化了工艺流程，降低了生产成本，毒死蜱含量和单程收率均达到98.5%以上。

2 合成工艺路线

本文研究的合成工艺路线是将2，3，5，6-四氯吡啶经碱解得到3，5，6-三氯吡啶醇钠，然后与乙基氯化物缩合得到毒死蜱原药。反应式如下：

3 实验部分

3.1 3，5，6-三氯吡啶醇钠的制备

将2，3，5，6-四氯吡啶和氢氧化钠、水按计量投入2 L反应烧瓶中，回流下进行碱解反应，得到3，5，6-三氯吡啶醇钠。

3.2 毒死蜱的制备

向上述烧瓶中加入催化剂，升温，滴加O，O-二乙基硫代磷酰氯进行缩合反应，滴加过程注意控制反应温度和pH。滴加反应结束后得到含有毒死蜱的油水混合物，静置分层，放出下层油层。将油相经过水洗、酸洗过滤，脱水后得到毒死蜱原油。

缩合反应的催化剂，包括酰化反应催化剂、相转移催化剂、乳化剂三类催化剂或其任意组合，如酰化反应催化剂选用的是DMAP（4-二甲氨基吡啶）；相转移催化剂有季铵盐类和叔胺类，如四丁基溴化铵（TBAB）、苄基三乙基氯化铵（TEBA）、十六烷基三甲基溴化铵等；乳化剂选用的是表面活性剂，如季铵盐、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钾、硬脂酸钠等。

4 结果与讨论

4.1 三氯吡啶醇钠的制备

（1）反应温度对实验结果的影响

操作条件：将1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶、2 mol氢氧化钠、750 g H2O加入到2 L烧瓶中，分别在不同温度下回流反应2 h，反应结束降温取样分析，试验结果见表1。

表1 反应温度对合成收率的影响

由表1可见，当反应温度为回流状态，其他条件不变的情况下，3，5，6-三氯吡啶醇钠的收率最高。

（2）反应时间对实验结果的影响

操作条件：将1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶、2 mol氢氧化钠、750 g H2O加入到2 L烧瓶中，在回流状态下不同时间反应，反应结束降温取样分析，试验结果见表2。

表2 反应时间对合成收率的影响

由表2可见，当反应时间为3 h，其他条件不变的情况下，3，5，6-三氯吡啶醇钠的收率最高。

（3）物料摩尔配比对实验结果的影响

操作条件：将1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶、计量的氢氧化钠、750 g H2O加入到2 L烧瓶中，回流状态下反应时间3 h，反应结束降温取样分析，试验结果见表3。

表3 物料摩尔配比对合成收率的影响

由表3可见，当n（四氯吡啶∶氢氧化钠）=1∶2，其他条件不变的情况下，3，5，6-三氯吡啶醇钠的收率最高。

4.2 毒死蜱的制备

（1）催化剂对实验结果的影响

分别向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶碱解反应后的烧瓶中加入不同种类的催化剂（质量比均为0.5%），加热到40℃后，开始滴加同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯进行缩合反应，滴加过程控制缩合反应温度40℃～50℃，缩合反应pH 9～10，滴加反应结束后保温3 h得到含有毒死蜱的油水混合物，静置分层，放出下层油层。将油相经过水洗、酸洗过滤，脱水后得到毒死蜱原油。

由表4可见，当缩合反应催化剂采用DMAP+TBAB+十二烷基硫酸钠组合时，其他条件不变的情况下，毒死蜱的收率和含量最高。

表4 催化剂对合成收率的影响

（2）pH对实验结果的影响

分别向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶碱解反应后的烧瓶中加入同比例的催化剂（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸钠，质量比均为0.5%），加热到40℃后，开始滴加同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯进行缩合反应，滴加过程注意控制缩合反应温度40℃～50℃，控制调节不同的缩合反应pH，滴加反应结束后保温3 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，静置分层，放出下层油层。将油相经过水洗、酸洗过滤，脱水后得到毒死蜱原油。

由表5可见，当缩合反应pH控制在9～10时，其他条件不变的情况下，毒死蜱的收率和含量最高。

表5 p H对合成收率的影响

（3）物料配比对实验结果的影响

分别向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶碱解反应后的烧瓶中加入同比例的催化剂（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸钠，质量比均为0.5%），加热到40℃后，开始滴加不同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯进行缩合反应，滴加过程中注意控制缩合反应温度40℃～50℃，pH 9～10，滴加反应结束后保温3 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，静置分层，放出下层油层。将油相经过水洗、酸洗过滤，脱水后得到毒死蜱原油。

由表6可见，当质量比（四氯吡啶∶O，O-二乙基硫代磷酰氯）控制在1.5∶1时，其他条件不变的情况下，毒死蜱的收率和含量最高。

表6 物料摩尔比对合成收率的影响

（4）反应时间对实验结果的影响

向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶碱解反应后的烧瓶中加入相同比例的催化剂（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸钠，质量比均为0.5%），加热到40℃后，开始滴加相同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯进行缩合反应，滴加过程中注意控制缩合反应温度40℃～50℃，pH 9～10，滴加反应结束后，分别保温1 h、2 h、3 h、4 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，静置分层，放出下层油层。将油相经过水洗、酸洗过滤，脱水后得到毒死蜱原油。

由表7可见，当缩合反应时间控制在3 h时，其他条件不变的情况下，毒死蜱的收率和含量最高。

表7 反应时间对合成收率的影响

（5）反应温度对实验结果的影响

操作条件：向1 mol 2，3，5，6-四氯吡啶碱解反应后的烧瓶中加入相同比例的催化剂（DMAP+TBAB+十二烷基硫酸钠，质量比均为0.5%），加热到不同的温度后，开始滴加相同比例的O，O-二乙基硫代磷酰氯进行缩合反应，滴加过程中注意缩合反应pH 9～10，保温时间3 h，得到含有毒死蜱的油水混合物，静置分层，放出下层油层。将油相经过水洗、酸洗过滤，脱水后得到毒死蜱原油。

由表8可见，当反应温度控制在40℃时，其他条件不变的情况下，毒死蜱的收率和含量最高。

表8 反应温度对合成收率的影响

5 结论

（1）以2，3，5，6-四氯吡啶为原料，经碱解、缩合得到毒死蜱原药的生产方法，最佳合成工艺条件为：

①碱解反应：四氯吡啶与氢氧化钠摩尔比=1∶2，反应温度为保持回流温度，反应时间3 h；②缩合反应：催化剂为DMAP、TBAB和十二烷基硫酸钠，2，3，4，6-四氯吡啶∶O，O-二乙基硫代磷酰氯质量比=1.5∶1，反应温度40℃，保温时间3 h，反应pH=9～10。

（2）本工艺采用单溶剂水相法，具有方法简单、产品纯度及收率高、生产成本低、“三废”量少等优点，适用于大规模生产装置。