农药中间体

1、三氯乙酰氯路线
C H
2
C C l3 C O C l C l
C H C u C l
C N
N C
C H C l
C H
2
C C l
2
C O C l
C l N a2 C O3 C l o r N a O H N O
H C l
C l C l N
C l O N a
H C l
C l C l N
C l O H
三氯吡啶酚单位原料成本估算
生成一吨3,5,6-三氯吡啶-2酚的成本估算 (96.5％×95.6％×91.9％)
名 称 规格 99％ 99％ 90％ 99％ 30％ 95％ 98％ 消耗（kg） 单价（元/T） 450 2400 280 609 994 580 388 53000 1800 12500 600 500 1500 500 金额（元） 23850 4320 3500 365 497 870 194 33596 1：5mol 备 注
* 产物中含有少量的非吡啶类衍生物 反应条件：催化剂用量10ml(40～80目)，反应温度 330℃，N2流量为9.5升/小时，Cl2流量为1.6 升/小时，Cl2/吡啶=14(摩尔比)。
三步反应实验条件和结果
氯化反应：催化剂10ml,N2流量为9.5升/小时，Cl2流量为 1.6升/小时，Cl2/吡啶=14(摩尔比)。反应温度330℃ 。五氯 吡啶＋四氯吡啶收率96.5%，其中四氯吡啶的收率可达到48% 左右。 还原反应：Zn/五氯吡啶＝1:1(摩尔比)，乙腈溶剂，反 应温度78 ℃，反应时间 6小时。四氯吡啶的收率95.6%。 水解反应：反应温度 127～132℃，反应时间 3小时。 三氯吡啶酚的收率92%。
2
O
C l C l N
97.5%
C l H2 S O
4
C l C l N
96.1%
C l O H
O K
8 5
96.7%
3、三氯乙酸苯酯路线
O C C l3 C O
+
C H
2
C H C N
C u C l
O N c C H C l C H
2
C C l2
C O
无水环丁砜
H C l C l C l N C l O H
吡啶催化氯化
Cl
Cl2
+ Cl2 N
HCl + N
Cl N
Cl
Cl2
Cl Cl Cl N Cl
Cl2
Cl
Cl Cl
Cl
Cl2
Cl Cl N
Cl
Cl N
反应温度的影响
产 物 中 氯 代 吡 啶 的 组 成 (%) 100 80 60 40 20 0 250 300 350 400
o
五氯吡啶 2,3,5,6-四氯吡啶 三氯吡啶
CH3 L- HO CHCOOCH3 + CH3C6H4SO2Cl CH3 L- CH3C6H4SO3 CHCOOCH3
CH3 HO OH +L- CH3C6H4SO3 CHCOOH D- HO
CH3 O CHCOOH(R)
1.3 反应过程及初步结果 第一步、磺酰化反应
O CH3C6H4SCl O +
杀虫市场
2006年杀虫剂需求总量约为14.25万吨，高 毒有机磷农药占杀虫剂市场的10%以上。根据 国家有关规定，自2007年1月1日起，甲胺磷等 5 5种高毒农药原药除保留部分出口外，将被全 面禁止在国内销售和使用。因此2007年高毒农 药禁售以后，将会空出10%以上的市场。
毒死蜱市场
毒死蜱是一种广谱、高效、低残留、低 污染的有机磷杀虫剂，是一种国际上普遍使 用、替代高毒农药的杀虫剂品种，是目前全 球应用最广泛的五种杀虫剂之一 。在高毒农 药退市后，毒死蜱的每年的市场需求应在 1.5-2万吨左右，但目前毒死蜱的年需求量只 在1～2千吨左右。造成这种情况的原因一是 高毒农药目前还在继续使用，更重要的是生 产毒死蜱的成本较高，市场竞争力较低。
/ H 2 O
C l N
O N a
C l
丙烯酰氯路线法，需要制备丙烯酰氯和三氯乙腈， 反应步骤更多，工艺流程更长，又需要有机锡、有机磷 等昂贵催化剂和较贵重的溶剂，生产上不宜采用。
三氯乙酰氯路线 与吡啶路线的对比
目前进行工业化生产的工艺只有三氯乙酰氯路 线 与吡啶路线。 三氯乙酰氯路线工艺复杂，但设备简单。该路 线操作条件苛刻，吡啶酚收率较低，国内约为65%左 右，生产成本较高，而且在生产过程产生大量废水 和废渣，同时，作为原料的三氯乙酰氯本身毒性也 大，因此，易对环境造成较大污染。 吡啶路线工艺路线较长，但操作容易，吡啶酚 收率高，产品质量好，生产成本较低，对环境污染 较小。是一条具有竞争力的生产路线。
53.7％
三氯乙酯苯酯路线法需要大量的贵重溶剂环丁砜以及甲基 叔丁基醚和干燥的氯化氢，溶剂回收困难，生产中又有大量的 副产苯酚要回收，苯酚的性质与三氯吡啶酚相近，回收困难更 大，再则该条路线法合成的总收率不高，只有53.7％，又需先 制备三氯乙酸苯酯，因此很难工业化。
C H
2
C H C O O H
国内外研究现状
毒死蜱是1965年由美国道化学公司开发成功的一种高 效有机磷杀虫剂，目前，毒死蜱是世界上产量最大的农药 品种之一，已在许多国家得到广泛应用。30年来国内外对 它的合成给予了极大的关注，特别是其必备中间体3，5， 6-三氯吡啶-2-酚（简称吡啶酚）的合成，国外一直在进 行深入研究。 1、三氯乙酰氯路线 2、吡啶路线 3、三氯乙酸苯酯路线 4、丙烯酰氯路线
+ +
P C l
3
c a t
C H
2
C H C O C l
C C l 3 C N C u C l
+
N C C l
C C l
2
C H
2
C H C l C O C l C l N O H
C l C l 4、丙烯酰氯路线 C l
H C l
C l
5
C l
H 2 S O
4
C l N
O
N a 2 C O 3 C H 3 C O O C H 2 C H
CH3 HOCHCOOCH3
O CH3 CH3C6H4SOCHCOOCH3 O
粗产物收率92%
第二步、醚化反应
O CH3 HO OH + CH3C6H4SOCHCOOCH3 O HO
CH3 O CHCOOH
收率70%，光学纯度D：L＝96 :4
吡啶 氯气 锌粉 氯化铵 盐酸 氢氧化钠 硫酸 合计
还需要进一步的工作
① 催化体系的优化; 通过催化体系的优化进一步提高催化剂的 活性和氯化物中的四氯吡啶的选择性，改 善催化性的使用寿命。
②
工艺条件改进 吡啶氯化是强放热反应，加入氮气可 以提高空速，增加散热，避免催化剂床层 过热，影响催化性能。但加入氮气后给尾 气中的氯的回收造成困难。 用溶剂取代氮气进行氯化反应，尾气处 理中，溶剂通过冷凝同尾气分离，便于回 收氯气。
• 1.1、由L－氯丙酸或酯为原料
CH3 HO OH + Cl CHCOH(R) HO CH3 O CHCOOH(R)
• L－氯丙酸或酯反应活性高，产物的收率好， 手性选择性高。由此工艺得到的D-2-(4-羟基苯 氧基)丙酸酯的光学纯度可达到99%。但原料L －氯丙酸的成本较高，不利于生产。
• 1.2、由L-乳酸酯为原料
吡啶路线合成毒死蜱中间体三 氯吡啶酚
农药市场
• • 农药的使用是农业增产的重要因素，是解决世界上60亿人口温饱问题的有力 措施。 近年来中国农药工业发展十分迅速，在10年左右的时间里，农药产量几乎翻 了一番，农药品种成倍增长。然而中国农药机遇与风险共存，中国庞大的农 药市场使外国大公司斥巨资进入，竞争将更加激烈。未来中国可能会成为全 球的主要化工原料及制剂生产基地，农药进出口贸易将急剧增长。 2006年，全国化学农药原药累计产量（折100%）129.6万吨，同比增长20.2%， 增幅基本与上年持平。其中，杀虫剂产量50.5万吨，同比增长10%；杀菌剂产 量11.2万吨，同比增长11.7%；除草剂产量38.7万吨，同比增长29%，增幅较 上年提高4.2个百分点。 2007年1月1日起，中国将全面禁止甲胺磷等5种高毒农药在农业上的使用，预 计2007年，全国杀虫剂、杀菌剂需求总量约为7.55万吨和14.51万吨，需求同 比基本持平；除草剂需求将保持一定增幅，需求总量为7.28万吨，将比2006年 增长5.11%；植物生长调节剂、杀鼠剂的需求也将保持持续增加，需求量分别 为2938吨和769.59吨。到2010年，高毒农药退出将给市场留下100亿元的缺口。 随着全球生物技术热浪的兴起，无公害、无污染、无残留、成本低且不易产 生抗性的优点使中国生物农药重获青睐，并以年销售额增长10%-20%的速度 迅速发展。农药制造行业是关系到农业生产的重要农资产品制造行业，在化 工行业中占据重要地位。
• 20世纪70年代，随着立体化学的发展，农药研 究已深人到分子立体异构领域。单一手性体农 药不断在国际市场出现。在手性农药中，最重 要的是手性杀虫剂，其次是手性除草剂。手性 除草剂主要为芳氧基苯氧基丙酸类，8种商业 化品种的7种是单一立体异构体。
• 当前手性农药受到人们广泛的关注，其主要原因是在 消旋体的农药中，其中一半可能是没有活性的，如用 于农田，将影响环境的保护，同时也浪费资源。更重 要的是单一的光学异构体在生命科学应用中有特殊的 意义，因为在一对对映体中，通常其生物活性存在于 其中一个对映体，手性已成为生命科学的一个关键因 素。据统计，目前商业用途的650种农药中，其中有 173个农药具有手性，而其有商业性的单一异构体农药 仅几十个。由于单一手性农药的药效高、用药量省、 三废少、对作物和环境生态更安全、相对成本低、市 场竞争力强，成为2l世纪农药发展的主要方向之一。
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数据来源：国家统计局 中国石油和化工行业协会 石 油和化学工业规划院 中国农药行业协会校正数据
我国农药行业的进口与出口
我国农药行业具有很强的外向性，出口产品占总产量比例在 40%以上。2005年我国农药出口量42.5万吨，出口金额14亿美 元，年增长率分别为9.5%和18.1%。2005年我国农药进口量仅 3.7万吨，进口金额1.82亿元，基本保持平稳。从出口的产品 结构上看，杀虫剂、除草剂和杀菌剂的比例分别占数量的 31%、48%和15%，占金额的34%、42%和19%。从进口的产 品结构上看，杀虫剂、除草剂和杀菌剂所占比例为数量的 21%、 48%和31%，占金额的24%、40%和34%，杀菌剂进口 保持较快增长。我国农药出口到150多个国家和地区，基本覆 盖了全球农药市场，但主要以原药为主，大约占出口总量的 60%左右。亚洲的发展中国家是我国最大的出口市场，占我 国出口总量的51%，其次为拉丁美洲，占出口总量的22%，再 次是欧洲，占9%，非洲只占7.5%。巴基斯坦、泰国、美国、 阿根廷和巴拉圭是我国前五大出口市场。
来自百度文库
• 农药手性中间体是制备手性农药的基础， D-2-(4-羟基苯氧基)丙酸酯是合成芳氧基 苯氧基丙酸酯类除草剂如D-稳杀得、D喹禾灵、D-盖草能的关键中间体，手性 中心在丙酸酯的α位，D-构型除草剂的活 性比L-高几百倍。手性除草剂药效高， 用量小，具有良好的发展前景。
目前合成D-2-(4-羟基苯氧基)丙酸酯的工 艺路线主要有两种：
③ 尾气的综合利用 在尾气中，除含有氯气外，还有氯化氢 气体以及不凝气如氮气，氯气需要进行回收 才能再用于生产五氯吡啶。 吡啶的低氯代反应容易进行，将尾气直 接用于吡啶的低氯代混产物的合成，再将低 氯代混产物作为原料进行氯化反应生产五氯 吡啶，可以减少氯气的回收强度，提高综合 效益
1、D-2-(4-羟基苯氧基)丙酸甲酯合成工艺
C l
分步法：总收率为62.7～75% 一锅法：总收率最高可达97%，但一般只能达到50～70%
2、吡啶路线
C l + C l
2
C a t
3 4 0
C l C l N
C l C l
C l N H4 C l / Z n C H3 C N C l N
C l C l
N
K O H / H ~ 9 5 1 0 0
450
500
反应温度( C)
图1 温度对吡啶氯化反应选择性的影响
反应条件：催化剂HX-A1 10ml, N2流量为9.5升/小时, Cl2流量为1.6升/小时，Cl2/吡啶=14(摩尔比)
催化剂的影响
表6 不同催化剂对氯化反应结果的比较
产物组成* 催化剂 2,3,5,6-四氯吡啶 HX-A1 HX-A2 HX-AZ 活性碳 36.4% 3.7% 35.4% — 五氯吡啶 62.6% 96.1% 62.9% 98.2%