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摘要:我们对胺化物即二甲基硫代磷酰胺的合成过程进行了仔细的分析,工艺改进,提高O,O-二甲基硫代磷酰胺质量和生产过程的收率,从而可以大幅度降低产品的生产成本,增强农药生产企业的竞争力。
关键词:二甲基硫代磷酰胺;工艺改进;提高;增强。
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
O,O-二甲基硫代磷酰胺的传统合成工艺路线
O,O-二甲基硫代磷酰胺(俗称胺化物)是一种重要的农药中间体,利用它可以合成甲胺磷,乙酰甲胺磷,氯甲胺磷等等多种农药,用途相当广泛。其分子式为
(CH3)2PSNH2,商品名简称DMPAT[1],分子量是141.1,沸点是105℃~108℃,相对密度是1.2649,折光率为1.4982。工业品为淡黄色或无色油状液体,有轻微臭味,在水中溶解度小,约为4%-5%,易溶于苯,甲苯,醇类等有机溶剂,胺化物在室温下很稳定,高温下剧烈分解[2]。
传统的合成工艺路线
胺化物是采用O,O-二甲基硫代磷酰氯与氨水溶液或者液氨进行胺化反应合成的,其传统合成方法主要有以下几种:
(1)液氨法:
(1)
(2)氨水—溶剂法:
(2)
以上二种方法的生产原理是基本一致的,碳酸氢铵法由于成本高,原料来源紧张,推广开来比较困难。
2.1.1 实验原料及仪器
O,O-二甲基硫代磷酰一氯(俗称氯化物),湖南省南天实业股份有限公司提供,含量90%~92%;
固碱氢氧化钠,化学纯,广东·汕头市西陇化工厂;
30%氨水,湖南省株洲开发区石英化玻有限责任公司试剂厂;
2.1.2 实验方法及步骤
O,O-二甲基硫代磷酰胺的合成探索实验是在250ml三口烧瓶中进行的,三口烧瓶上装有搅拌器、温度计,在三口烧瓶的另外一个口径处安装有进料漏斗滴加氨水与氢氧化钠溶液。反应温度通过CS501-SP型超级恒温水浴控制调节,该恒温水浴的温度调节范围不超过95℃,恒温波动度±0.05℃。
2.1.3 O,O-二甲基硫代磷酰胺的标准及分析方法
由于O,O-二甲基硫代磷酰胺目前并非商业化的产品,因而到目前为止,并没有国家统一分析标准。各企业都执行各自的企业标准,而各企业的企业标准又基本相同,即都采用气相色谱法。
(1)试剂与仪器:
气相层析仪:100 型,102G 型;记录仪及数据处理机;10μl 微量进样器;
(2)色谱操作条件:
柱温:130℃,气化温度:140~150℃,柱前压:0.06~0.1Mpa,载气(H2)流速:32~36ml/min,桥电流:32~36mA,记录纸速:20mm/min,仪器灵敏度:102,仪器衰减:1/4,记录仪量程:5mV。
(3)测定与计算:
按上述色谱条件,待仪器稳定后,用10 μl 微量进样器吸取样品溶液2 μl,进样测定。
(4)组分含量的计算:
峰面积=hΔX;
总的峰面积=各组分峰面积之和;
进行多次平行测定,两次平行测定的结果之差≤1.5%。
2.1.4 缚酸剂的选择
实验采用向反应体系中加入氢氧化钠溶液来控制反应体系的pH 值,而氨水只作为主反应物料出现在反应体系中,这样在反应体系中就大大减少了NH4Cl盐的生成,从而可以避免了副产物氯化銨盐的回收以及处理过程,并且用氢氧化钠溶液来调节反应体系的pH 值,从而减少了氨水的用量,有效的减小了回收氨水过程的工作量。因此,选择氢氧化钠溶液作为缚酸剂,对于反应过程是非常有利的。
此时,反应过程的反应式可以写出如下列式子:
(1)
反应过程中存在的主要副反应如下:
(2)
(3)
2.1.5 合成工艺参数的优化
在O,O-二甲基硫代磷酰胺合成工艺中,影响反应收率(生成物O,O-二甲基硫代磷酰胺与所消耗的反应原料O,O-二甲基硫代磷酰氯的摩尔数之比)的主要因素有:原料配比、反应温度、氨水及氢氧化钠溶液的浓度、反应体系中反应物料的浓度、搅拌速度等等。
下面将分别讨论这些影响因素对反应收率的影响。因为我们在实验过程中采用了充分搅拌,从而使搅拌速度不成为反应的影响因素,所以我们接下来将不讨论搅拌速度对反应收率的影响。
结论
1、本文通过实验研究,确定了采用氢氧化钠溶液作为缚酸剂,氨水溶液作为主反应物料的方案,改变了传统工艺中氨水既作为主反应物料又作为缚酸剂的工艺。
2、在以氢氧化钠溶液作为缚酸剂的情况下,可以将反应温度由目前工业上采用的约30℃提高到40℃,从而提高了反应速度。
3、在缚酸剂改变以后也提高了反应体系的最终收率。新工艺可提高反应收率到98%以上的水平,反应温度的提高可大幅度降低生产过程的能耗,从而降低产品的成本。
参考文献
[1] 佘金林, 生产高纯度精胺的方法研究 [J]. 农药,2002,41(10); 20.
[2] 冯纪涛, 李汝芝, O,O-二甲基硫代磷酰胺工艺改进 [J]. 精细与专用化学品,2003, 11(22);13~14.
[3] 浙江工学院农药教研室, 农药化学及工艺学(上)[M]. 杭州, 浙江工学院出版社,1981.
[4] 马丁, 农药品种手册[M]. 北京, 化学工业出版社,1979.
[5] 尚尔才, 农药发展趋势 [J]. 农药, 1998,15(增刊), 1~4.
[6] 张永钦,袁华,禹宗沅, 甲胺磷合成方法及工艺述评 [J]. 湖北8
关键词:二甲基硫代磷酰胺;工艺改进;提高;增强。
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
O,O-二甲基硫代磷酰胺的传统合成工艺路线
O,O-二甲基硫代磷酰胺(俗称胺化物)是一种重要的农药中间体,利用它可以合成甲胺磷,乙酰甲胺磷,氯甲胺磷等等多种农药,用途相当广泛。其分子式为
(CH3)2PSNH2,商品名简称DMPAT[1],分子量是141.1,沸点是105℃~108℃,相对密度是1.2649,折光率为1.4982。工业品为淡黄色或无色油状液体,有轻微臭味,在水中溶解度小,约为4%-5%,易溶于苯,甲苯,醇类等有机溶剂,胺化物在室温下很稳定,高温下剧烈分解[2]。
传统的合成工艺路线
胺化物是采用O,O-二甲基硫代磷酰氯与氨水溶液或者液氨进行胺化反应合成的,其传统合成方法主要有以下几种:
(1)液氨法:
(1)
(2)氨水—溶剂法:
(2)
以上二种方法的生产原理是基本一致的,碳酸氢铵法由于成本高,原料来源紧张,推广开来比较困难。
2.1.1 实验原料及仪器
O,O-二甲基硫代磷酰一氯(俗称氯化物),湖南省南天实业股份有限公司提供,含量90%~92%;
固碱氢氧化钠,化学纯,广东·汕头市西陇化工厂;
30%氨水,湖南省株洲开发区石英化玻有限责任公司试剂厂;
2.1.2 实验方法及步骤
O,O-二甲基硫代磷酰胺的合成探索实验是在250ml三口烧瓶中进行的,三口烧瓶上装有搅拌器、温度计,在三口烧瓶的另外一个口径处安装有进料漏斗滴加氨水与氢氧化钠溶液。反应温度通过CS501-SP型超级恒温水浴控制调节,该恒温水浴的温度调节范围不超过95℃,恒温波动度±0.05℃。
2.1.3 O,O-二甲基硫代磷酰胺的标准及分析方法
由于O,O-二甲基硫代磷酰胺目前并非商业化的产品,因而到目前为止,并没有国家统一分析标准。各企业都执行各自的企业标准,而各企业的企业标准又基本相同,即都采用气相色谱法。
(1)试剂与仪器:
气相层析仪:100 型,102G 型;记录仪及数据处理机;10μl 微量进样器;
(2)色谱操作条件:
柱温:130℃,气化温度:140~150℃,柱前压:0.06~0.1Mpa,载气(H2)流速:32~36ml/min,桥电流:32~36mA,记录纸速:20mm/min,仪器灵敏度:102,仪器衰减:1/4,记录仪量程:5mV。
(3)测定与计算:
按上述色谱条件,待仪器稳定后,用10 μl 微量进样器吸取样品溶液2 μl,进样测定。
(4)组分含量的计算:
峰面积=hΔX;
总的峰面积=各组分峰面积之和;
进行多次平行测定,两次平行测定的结果之差≤1.5%。
2.1.4 缚酸剂的选择
实验采用向反应体系中加入氢氧化钠溶液来控制反应体系的pH 值,而氨水只作为主反应物料出现在反应体系中,这样在反应体系中就大大减少了NH4Cl盐的生成,从而可以避免了副产物氯化銨盐的回收以及处理过程,并且用氢氧化钠溶液来调节反应体系的pH 值,从而减少了氨水的用量,有效的减小了回收氨水过程的工作量。因此,选择氢氧化钠溶液作为缚酸剂,对于反应过程是非常有利的。
此时,反应过程的反应式可以写出如下列式子:
(1)
反应过程中存在的主要副反应如下:
(2)
(3)
2.1.5 合成工艺参数的优化
在O,O-二甲基硫代磷酰胺合成工艺中,影响反应收率(生成物O,O-二甲基硫代磷酰胺与所消耗的反应原料O,O-二甲基硫代磷酰氯的摩尔数之比)的主要因素有:原料配比、反应温度、氨水及氢氧化钠溶液的浓度、反应体系中反应物料的浓度、搅拌速度等等。
下面将分别讨论这些影响因素对反应收率的影响。因为我们在实验过程中采用了充分搅拌,从而使搅拌速度不成为反应的影响因素,所以我们接下来将不讨论搅拌速度对反应收率的影响。
结论
1、本文通过实验研究,确定了采用氢氧化钠溶液作为缚酸剂,氨水溶液作为主反应物料的方案,改变了传统工艺中氨水既作为主反应物料又作为缚酸剂的工艺。
2、在以氢氧化钠溶液作为缚酸剂的情况下,可以将反应温度由目前工业上采用的约30℃提高到40℃,从而提高了反应速度。
3、在缚酸剂改变以后也提高了反应体系的最终收率。新工艺可提高反应收率到98%以上的水平,反应温度的提高可大幅度降低生产过程的能耗,从而降低产品的成本。
参考文献
[1] 佘金林, 生产高纯度精胺的方法研究 [J]. 农药,2002,41(10); 20.
[2] 冯纪涛, 李汝芝, O,O-二甲基硫代磷酰胺工艺改进 [J]. 精细与专用化学品,2003, 11(22);13~14.
[3] 浙江工学院农药教研室, 农药化学及工艺学(上)[M]. 杭州, 浙江工学院出版社,1981.
[4] 马丁, 农药品种手册[M]. 北京, 化学工业出版社,1979.
[5] 尚尔才, 农药发展趋势 [J]. 农药, 1998,15(增刊), 1~4.
[6] 张永钦,袁华,禹宗沅, 甲胺磷合成方法及工艺述评 [J]. 湖北8