高效杀虫剂氟氯氰菊酯研究（可编辑）

高效杀虫剂氟氯氰菊酯研究（可编辑） 高效杀虫剂氟氯氰菊酯研究 山东大学 硕士学位论文 高效杀虫剂氟氯氰菊酯的研究 姓名:张梅凤 :硕士 申请学位级别 专业:制药工程 指导教师:方浩 20080505出东大学硕士学缱论文 摘 要 农药是人类生产和生活中必不可少的生产资料。有机合成农药问世几十年 来,它为人类和社会的发展做出题大的贡献。农药为人类带来益处的同时,也不 可避免地给人类生活带来负面影响。特别是一些毒性过高的农药在使用中将导致 人类及环境中的生物中毒致死,有时甚至还会成为犯罪的具。人类的生存离不 开农药,但为了确保环境健康、使用安全,研究开发高效、低毒以及对环境友好 的新型农药,已成为当代社会发展和人民生活需求的重大现实问题。拟除虫菊酯 就是具有良好发展势头的新兴环保农药,氟氯氰菊酯是最好的含氟拟除虫菊酯杀 虫剂之一。 本文通过比较三种不同的合成工艺路线,对氟氯氰菊酯的合成方法进行了研 究,找出了各步反应的合理配比和适宜的工艺条件;对关键中间体和产品进行了 方法研究,确立了准确、可靠的分析方法。论文共分赝个部分。 论文的第一部分综述了天然除虫菊酯和拟除虫菊酯的研究进展、我国拟除虫 菊酯的研究和生产情况以及拟除虫菊酯在我国的应用和发展状况,并对氟氯氰菊 酯的理化性质、作耀机制和应用情况等傲了篱单余绍。 论文的第二部分对氟氯氰菊酯的合成方法进行了研究,对氟氯氰菊酯的合成 工艺路线进行了选择,通过分析三种不同的合成工艺路线,从工艺路线合成难易 和原料是否易得等多个角度,选择了以氟苯甲醛为起始原料,经滨化、缩醛纯、 醚化、水解反应制备一氟..苯氯基苯甲醛,进而与二氯菊酸氯及氰化钠反应合 成氟氯氰菊酯原药的工艺路线。对各步反应的原料配比、催化剂、反应温度和反 应时闻进行了条件实验,确定了各步反应的合理配沈和适宜的工艺条件。 论文的第三部分对氟氯氰菊酯和中间体的分析方法进行了研究,根据氟氯氰 菊醮生产环节中的关键中间体及氟氯氰菊酯原药的有关性质,对中间体和产品进 确立了气褶色谱的分析方法。并对色谱条彳孛、方法的行了分析方法研究, 准确度 和精密度等进行了研究。 论文的第四部分对氟氯氰菊酯的合成方法和氟氯氰菊酗及中间体的分析方 法进行了总结。山东大学硕士学位论文 本论文的主要特点和创新点: 以氟苯甲醛为起始原料,经溴化、缩醛化、醚化、水解反应制备.氟 ..苯氧基苯甲醛,进而与二氯菊酸氯及氰化钠反应合成氟氯氰菊酯原药。所 采 用的工艺路线合理可行、原料易得、反应条件温和、操作方便。所选工艺条 件适 宜,配比合理,产品质量好、收率高。其中,缩醛化反应所用催化剂有创新性。 用气相色谱对氟氯氰菊酯及关键中间体进行分析,简便可行、准确可 ,能满足产品的质量分析要求。 靠 关键词:天然除虫菊酯拟除虫菊酯氟氯氰菊酯合成分析山东大学硕士学位论 文 .. , .. , . .. .,.., , . . . ,,,一 一一, ., ,, 山东大学硕士学位论文 . ,. , , .. : 一 ,,一,. ,. 【 . ..,, . : ,,,, 原创性声明 :所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独 本人郑重声明 立进行研究所取德的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本入承担。 日 期:鎏对:』:竺 论文作者签名:婆塑翌 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论 文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定 期:如落。之’ 论文作者签名:整些亟导师签名山东大学硕士学位论文 第一章文献综述及立题依据 农药是人类生产和生活中必不可少的生产资料。有机合成农药问世几十年 来,它为人类和社会的发展做出发巨大的贡献。 在中国,耕地面积为.公顷,播种面积.亿公顷,病虫害发生面积约 亿公顷/年,而化学防治面积.亿公顷。通过农药的使用,每年挽回粮食损失 万吨、棉花万吨、油料万吨、蔬菜万吨、水果万吨。我 国每年使用农药的费用为亿人民币,减少经济损失亿人民币以上。使用 农药有力地挽回了作物的产量损失,确保了农作物的稳产,从而保证了人类的粮 食需求。 另外农药在病虫害及相关传染病防治方面也发挥了积极作用。例如在防治疟 疾、伤寒、鼠疫、霍乱、脑炎、登革热、西尼罗河热传染性疾病工作中,通过农 药杀灭蚊虫等传染病宿主,有利地控制了这些疾病传播。近年来在防治威胁人类 生活健康的百蚁和红头蚁工作中,同样也离不开农药。 农药为人类带来益处的同时,也不可避免地给人类生活带来负面影响。特别 是一些毒性过高的农药在使用中将导致人类及环境中的生物中毒致死,有时甚至 还会成为犯罪的工具。例如:甲胺磷、甲基对硫磷、对硫磷、久效磷、敌鼠强、 氟乙酸胺等。现在这些高毒性农药在很多国家被限制使用,在我国包括甲胺磷等 个高毒有机磷农药从年月日起也已被禁用。 人类的生存离不开农药,但农药在使用中必须确保环境健康,这已成为农药 在今后发展中的重大考验。因此研究开发高效、低毒以及对环境友好的新型农药, 己成为当代社会发展和人民生活需求的重大现实问题】。天然除虫菊酯和拟除虫 菊酯就是两类具有良好发展势头的新兴环保农药。 .天然除虫菊酯的研究 除虫菊是多年生草本植物。除虫菊花分为红色菊花和白色菊花两个品种,红 白色菊花中含有杀虫活性物质。白色菊花原产于前色菊花仅具有观赏价值, 南斯 拉夫的达尔马提亚地区,年确认除虫菊具有杀虫活性并开始被应用。在山东大学硕士学位论文 年和年除虫菊分别引入美国和日本。到二十世纪初,西方国家己开始从成 熟的除虫菊中萃取天然除虫菊酯并作为杀虫剂使用。 天然除虫菊酯作为卫生和农用杀虫剂具有其独特的优点:高效:天然除 虫菊酯一旦同害虫接触,立即作用于其中枢神经系统,导致其迅速死亡;低 毒:对人和温血动物的毒性小,即使意外食用或接触,也可迅速在体内被代谢; 抗药性小:一般认为天然除虫菊酯的多种结构混合物阻止了害虫抗性的产 生;广谱:天然除虫菊酯包含六个结构相近的化合物,杀虫谱比单一杀虫剂 较广,可以防治室内和花园内的苍蝇、蚊子、蟑螂、蚜虫和蚂蚁等;驱避性: 天然除虫菊酯是一种低毒的强力驱避剂,可以在食品和仓储谷物中使用;引 诱作用:天然拟除虫菊酯比其它杀虫剂有更强的引诱作用,它可以驱使在洞穴中 的害虫爬出而同杀虫剂接触【】。 天然除虫菊酯虽然具有许多优点,但其自身存在的缺点也十分明显,表现在: 在害虫体内十分易代谢而失活;光不稳定性:天然拟除虫菊酯易被紫 外线分解。研究发现在天然拟除虫菊酯制剂中加入紫外光屏蔽物质 和抗氧化剂可以一定程度改善其光不稳定性【,从而使天然除虫 菊酯类产品的使用范围有所扩大。 天然除虫菊酯虽然具有理想卫生和农用杀虫剂的特性,但是在天然产物中提 取的量远远不能满足实际生产需求【】,因此导致价格昂贵。另外由于它对日光 和空气不稳定,故只能用于家庭卫生害虫,不宜于农业使用。目前拟除虫菊酯已 取代天然除虫菊酯并获得广泛应用。 .拟除虫菊酯的开发研究 拟除虫菊酯是将除虫菊花提取的天然除虫菊素,经过结构改造而合成的一类 仿生农药。二十世纪五十年代,科学家们经过多年研究终于确定了天然除虫菊素 的化学成分及其化学结构【。。研究发现除虫菊素是主要包括醇、酸和酯键三部 分组成的六个活性化合物如图。自此以后,人们通过对除虫菊素进行化学 结构改造,以期寻找既有杀虫活性,又具有适于农业应用且结构简单的新型拟除 虫菊酯药物。 年第一个合成除虫菊酯即烯丙菊酯问世。由于当时有机氯、有机磷杀 山东大学硕士学位论文 ?嘏童?: , , % 一: ? ,,. ,, .,., ., . . .我国拟除虫菊酯的研究和生产 我国除虫菊栽培是在世纪早期从安徽、上海、浙江等南方地区开始,逐 渐遍及到全国。年代赵善欢等开始对天然除虫菊酯组分进行研究, 年北京农业大学黄瑞纶在《杀虫药剂学》专著中详细介绍了除虫菊的栽培、化学 有效成分、毒理、加工、增效剂、应用及合成等。年在程暄生的指导下, 江苏农药研究所首先在国内开展了拟除虫菊酯的合成研究。随后顾可权领导的华 东师范大学,胡秉方、周长海和陈馥衡等领导的北京农业大学应用化学研究所以 及南开大学元素有机化学研究所等单位不仅对拟除虫菊酯品种进行合成研究,同 时合成了多种结构新颖的拟除虫菊酯,并对构效关系进行了一定的研究。胡山东大学硕士学位论文 秉方等还着重研究了拟除虫菊酯的立体化学,成功地研制了一种用于菊酯不对称 合成的手性催化剂,对有效异构体的含量及产物收率都有大幅度的提高【】。 我国拟除虫菊酯的研究开发中,很多强有力的科研单位和高校,如上海农药 研究所、中国科学院动物研究所、上海有机化学研究所、成都有机化学研究所、 沈阳化工研究院、南京大学等纷纷与专业生产厂结合,迅速将科研成果转化为生 产力。同时也涌现了许多技术雄厚的专业生产厂,例如,以江苏扬州农药厂、上 海中西药厂、上海联合化工厂为代表的一些厂家生产了氰戊菊酯、戊菊酯、甲氰 菊酯、甲醚菊酯、高效顺式氯氰菊酯等多个品种。尤其是扬州农药厂已形成了拟 除虫菊酯规模化生产,目前生产的品种有:富右旋反式丙烯菊酯、.烯丙菊酯、 胺菊酯、炔戊菊酯、苯醚菊酯、苯氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯含高效、溴氰菊 酯、苄呋菊酯、四氟苯菊酯、避蚊胺、咪唑菊酯、氟氯苯菊酯、联苯菊酯、环戊 烯丙菊酯等,年生产能力达两千吨以上,部分产品还进入国际市场【。 , . . ?????? ?????’山东大学硕士学位论文拟除虫菊酯在我国投入使用后,因其高效、低毒、低残留而得到了广泛的应 用,部分地区忽视害虫的综合防治和害虫抗性的综合治理,长期大量使用,引起 了害虫对拟除虫菊酯抗药性的迅速发展,影响拟除虫菊酯类产品的使用寿命。为 提高药效、延缓抗药性,一些科研单位对害虫抗药性机制进行了大量的研究 【, 并且研制了许多拟除虫菊酯与有机磷、氨基甲酸酯类农药的混配制剂,如辛?氰 乳油、溴?马乳油、氧乐?氯氰乳油等相继问世,以延缓拟除虫菊酯的抗性产生 ?】。同时一些拟除虫菊酯杀虫剂的增效剂,例如,增效磷、增效醚、八氯二丙醚 。 如渗透剂氮酮,在拟除虫菊酯制剂中应用广泛【 等以及其它一些助剂, 目前中国已形成一支相当强大的研究队伍,已具有系统研究开发拟除虫菊酯 类杀虫剂能力而成为研究和生产菊酯类农药的大国之一。 .拟除虫菊酯在我国的应用及发展状况 目前我国农药品种老化,新品种少,结构不合理。世晃上经常使用的农药有 多种,而我国仅生产多种,其中产量较大的基本品种仅余个,并且由东大学硕?学位论文 老品种的杀虫剂占总产量的%,有机磷酸酯类杀虫剂又占杀虫剂产量%, 在有机磷杀虫剂中,少数几个赢毒品种产量又占蜒,这就是掰渭结构不合理 的几个%】。但是高效、低毒、低残留的拟除虫菊酯类仿生农药在国内农药 市场份额仅为?%。 拟除虫菊酯类农药在国内市场份额较小麴主要原因有以下三个方西:廉 价、高毒的有机磷晶种大量生产和广泛使用,导致相对成本较高的拟除虫菊酯类 拟除虫菊酯使用后产生抗药性;拟除虫菊酯具 农药在应用中受到限制; 有较高的鱼毒性限制其在水霹使蠲。 近年来,我国对环境保护工作日益重视,并出台多个法律法规限制使用过去 广泛使用的高毒性有机磷杀虫剂,这为改变我囡农药生产和使用的不合理状况、 适应世界农产品生产的发展提供了难得的历史机遇。因此客观上也有利于我国进 一步推广和使用杀虫活性高、用量少、残留量低、毒性小的拟除虫菊酯类农药。 但由于拟除虫菊酯的抗性问题日益严重,也吸引了我国和世界研究人员对抗药性 的产生机制进行研究。通过对拟除虫菊酯酶魇药历史,用药频次,焉药虫态和杀 虫剂类型等进行研究【】,人们希望能够防止和延缓拟除虫菊酯的抗药性产生, 从而延长现有杀虫剂的使用寿命,并为建立完善的害虫抗药性治理蹦提供理 论依据。 拟除虫菊酯近年来还开发了一些非酯类型结构,以降低鱼毒性。如醚菊酯的 % 可以有效防治稻田中稻飞虱、稻叶蝉、稻象甲等,又可防治水稻 害虫对水稻下部叶片和茎杆的危害,并且醚菊醺残留量低,确保人们食用稻谷的 安全性,可在水田大面积使用【“】,然而该药由于其价格昂贵难以被大面积使用。 因此我囡拟除虫菊酯在今后的发展中需要在以下三个方面获得突破:对传统 性拟除虫菊酯进行技术革新,降低生产成本,尽快在高毒农药品种替代中发挥重 要作用;采用各种合成技术,生产单一的光学活性异构体;加快醚菊酯 为代表的低鱼毒品秘研究,降低生产成本和市场销售价格,以致拟除虫菊醣可以 大面积在水圈使用;研究拟除虫菊酯抗性产生的机制,延缓和阻止拟除虫菊 酯抗性的进一步发展。 为解决上述问题,磺究人员针对拟除虫菊蘸的结构改造主要集中子以下几 个方面:结构中引入氟原子,提高生物活性【?】;开发土壤用药品种; 山东大学硕士学位论文 开发具有杀螨活性的药剂;通过结构改造得到鱼毒性低的醚类似物和烃类似 ;研究具有单一构型的拟除虫菊酯,这是因为传统的拟除虫菊酯含有 物【】 多个手性中心或具有顺反异构体,其立体构型对生物活性有着重大的影响。研究 已经证实,不同的光学异构体对同一害虫表现出的药效有很大差异。因此,研发 具有单一构型的光学异构体,将有利于提高拟除虫菊酯类产品的活性,减少无效 体引起的环境污染【】。 近年来通过结构改造和修饰开发了大批拟除虫菊酯新品种,但在实际研究中 发现其抗药性远比天然除虫菊酯出现得更快,这是一个值得重视和研究的关键性 问题。目前有人认为天然除虫菊的提取物包含六个活性成分,扰乱了害虫的抗性 体制,阻止了抗性的产生;而另外一些研究者则认为是天然除虫菊酯的整体结构 阻止了抗性的产生,可能是由于用药次数频繁两造成拟除虫菊酯抗性迅速发展。 总之,拟除虫菊酯目前在国际杀虫剂市场中占重要地位。我国加入以 后,各种农产品要走向国际市场,必须改变农业生产过程大量使用高毒有机磷和 氨基甲酸酯的面貌,同时也为了保护我们赖以生存的自然环境,我们更应该加快 对毒性低,环境效应相对较好的菊酯类产品的研制和开发,促进我国农业的可持 续发展。 选题的依据及意义 . 目前,已合成的拟除虫菊酯类化合物数以万计,新品种相继投产,重要的品 ,拟除虫菊酯已成为农用及卫生杀虫剂的主要支柱之一。一些优 种已有余个 良品种大都具有高效、低毒、广谱等特点,特别是对防治棉花害虫效果突出,在 有机磷、氨基甲酸酯出现抗性的情况下,其优点更为明显。但是,和天然除虫菊 素一样,它们的杀螨活性都很低。近来,研究人员也开始寻找有良好杀螨活性的 药剂,特别是在菊酯分子中引入氟原子,更能提高杀虫及杀螨活性。由于氟原子 具有模拟效应、电子效应、阻碍效应和渗透效应等种效应,因此氟的引入能使 化合物的生物活性倍增,不但能大大提高杀虫活性,而且可以改善杀螨性能;加 之公认含氟化合物对环境影响小,因此无论在农药或医药的研究领域中,人们对 含氟化合物的开发研究十分活跃,新品种不断出现。氟氯氰菊酯是最好的含氟拟 除虫菊酯类杀虫剂之一,使用剂量仅为...有效成份/亩。 山东大学硕士学位论文 高效氟氯氰菊酯?是氟氯氰菊酯差向异构化的产物,该 产品除具有普通氟氯氰菊酯的杀虫谱和特点外,其最大的优势是杀虫活性更高, 杀虫活性为普通氟氯氰菊酯的倍,推荐使用量仅为.一.有效成分/亩。 氟氯氰菊酯的开发成功为高效氟氯氰菊酯的研究奠定了基础。 我国有机磷类农药仍占主导地位,特别是山东省农药品种绝大部分为有机磷 类农药,其产量占农药原药总产量的%以上。这些品种有相当数量面临被淘汰, 急需开发高效、低毒的优良品种以取代高毒的有机磷类农药,逐步对高毒农药进 行限制生产和停用。作为当今世界杀虫剂农药三大结构类型有机磷类、氨基甲 酸酯类和拟除虫菊酯类之一,菊酯类农药因其独特的性能,深受农民欢迎,占 有相当大的市场份额,但我省菊酯类农药产量甚微,其产量仅占农药总产量的 .%,结构极不平衡,因此,开发高效杀虫剂氟氯氰菊酯符合农药产业政策,高 效、安全、经济的农药发展方向以及我国和山东省农药产业结构调整的需要。推 广应用前景广阔。 .氟氯氰菊酯简介 氟氯氰菊酯属含氟高效广谱性拟除虫菊酯类杀虫剂,该品具有很强的触杀和 胃毒作用,稍有渗透而无内吸作用,杀虫谱广,持效期长。能有效地防治粮油 作 物如玉米、小麦、花生、大豆等和经济作物如果树、烟草和蔬菜等上的 鞘翅目、半翅目、同翅目和鳞翅目害虫,如棉铃虫、棉红铃虫、烟芽夜蛾、 棉铃 象甲、苜蓿叶象甲、菜粉蝶、尺蠖、苹果蠹蛾、菜青虫、小菜蛾、马铃薯甲 虫、 蚜虫、玉米螟、桃小食心虫、地老虎等。使用剂量为...有效成份/亩。 :.氰基..氟..苯氧基苄基..,.二氯乙烯基.,.二甲基 化学名称 环丙烷羧酸酯 :伐一一一一一一,., 英文名称 一 通用名称:氟氯氰菊酯 . 分子式及分子量: 山东大学硕士学位论文 结构式: 吼一共。一一 石 理化性质:原药为棕色含结晶的粘稠液体。在时,蒸汽压大于. 。微溶于水,易溶于丙酮,甲苯和二氯甲烷等有机溶剂,在酸性条件下稳 定,但在碱性大于.条件下易分解。 剂型:.%乳油 毒性:氟氯氰菊酯原药大鼠急性经口雌性为/,雄性为 ./;大鼠急性经皮雌雄动物均大于/。.%氟氯氰菊酯乳 油大鼠经 雌性为/,雄性为 /。大鼠急性经皮雌 。 雄动物均大于 / ..氟氯氰菊酯的作用机制 对于除虫菊酯的作用机制,在许多具体方面尚有不同意见,存在争论,但一 般认为,除虫菊酯对周围神经系统、中枢神经系统及其它器官组织主要是肌肉, 同时起作用。因此,先要到影响的是感觉由于药剂通常是通过表皮接触进入, 器 官及感觉神经元。但并不是说主要的作用靶标部位就是周围神经系统。对周围神 经系统的主要影响是轴突传导的改变与阻断。但尚不能肯定是药剂直接对轴突起作 用,或是通过抑制“外酶”而起作用:甚至于轴突传导改变是起源于感觉 神经元的冲动发生区,也难以肯定。总之不论是哪改变,结果都一样,先发生一系 列重复后放,然后轴突传导受阻。到轴突传导将完全阻断时,重复后放已不规则, 时断时续逐渐进入麻痹期。另一个引起麻痹的原因,有可能是中枢神经系统的某些 特殊部位,在这时被药剂所作用,而发生了某些尚不明了的改变或损伤。此外,重 复后放之后,产生了神经毒素,它们也可能引起麻痹。但是,死亡的来临除了上述 三方面引起麻痹的因素之外即中枢神经系统某一部位受破坏,神经传导受阻 及神 经毒素的产生。还有其它组织器官病变的次要作用,这些病变也可能是由于 细胞 膜渗透性改变所引起的例。 山东大学硕士学位论文 除虫菊酯及其类似物 中枢神经系统 其它组织器官 剧同神经系统 能为冲动产生区 / \ 懈殊、收缩 外酶抑制 钠离予通道改变 \ 中椒藏系统 / 轴突膜渗透性改变 肌肉组织病变 特殊部位的破坏 秃菱质放 兴舒 \ / 霉静嘲:一神经传导受阻 ..氟氯氰菊酯的应用情况 ...棉花害虫的防治 棉铃虫:于卵盛孵期施药,每亩用.%乳油..毫升有效成分 ...克,兑水喷雾,残效期天左右。此剂量也可于第二、三代卵盛孵期防 治棉红棉虫,同时兼治其他棉花害虫,对棉红蜘蛛也有一定抑制作用。 棉蚜:于棉花苗期蚜虫发生时施药,每亩用.%乳油...毫升有 效成分..克,兑水喷雾。 ...果树害虫的防治 桃小食心虫:于初孵幼虫蛀果前,卵果率达%时施药,使用.%乳 油.倍液有效浓度.喷雾,同时也可防治星毛虫、桃蚜。 :在夏、秋梢放梢初期,用.%乳油.倍液有 柑桔潜叶蛾 效浓度.喷雾,隔天续喷一次,有良好保梢效果,同时兼治桔蚜等。 蔬菜害虫的防治 ... 菜青虫:于?龄幼虫发生期施药,亩用.%乳油...毫升有 效成发.克,兑水喷雾,此剂量也可防治小菜蛾,但对菊酯已产生抗性的小 菜蛾防治效果不佳。 菜蚜:于发生期施药,可有效控制萝卜蚜、瓜蚜、甘蓝蚜等,亩用.% 乳油.倍液有效浓度?。 山东大学硕士学位论文 大豆食心虫:于卵盛孵期或菜豆开发结荚期施药,亩用.%乳油.. 毫升有效成分...克,兑水喷雾。同时可兼治豆蚜等其他叶面害虫。 茶树害虫的防治:防治茶尺蠖、茶毛虫,于.龄幼虫期用.%乳油 .倍液有效浓度 .喷雾。 烟草害虫的防治:防治烟青虫于卵孵盛期施药,亩用.%乳油. 毫升有效成分?.克,兑水喷雾,同时兼治烟蚜。 旱粮作物害虫的防治:防治玉米螟,于玉米心叶期施药,亩用.%乳 油.毫升有效成分..克,此剂量也可防治粘虫。地老虎、斜纹夜蛾。 综上所述,本论文研究工作以高效农药氟氯氰菊酯为对象,重点研究适合我 国的生产工艺路线及其关键中间体和最终产品的质量分析方法,为这一新型 农药 在我国的规模化生产奠定基础。山东大学硕士学位论文 参考文献 【】张一宾,张怿编.《世界农药新进展》 【】..,..,,;;;;; , . 【】.,.,..., ://..。/. 】 【】代光辉,顾振芳,陈晓斌.植物源农药稳定性研究进展【】.世界农药,, , 】朱丽华.天然植物源杀虫剂一一除虫菊】.世界农药,,,. 】张夏亭.天然除虫菊的开发及应用【】.农药科学与管理,,, 【】陈馥衡,拟除虫菊酯,世纪中国学术大典农业科学【】,,? 【】.../.. , .【 】,,,驴一 . 【】农业部农药捡定所.新编农药手册续集【】,中国农业出版社, 【】高聪芬,张兴,冯俊涛.杀虫剂增效作用研究进展【】.西北农业大学学报, ,:~ , 【】...//// 【】郭风英,吴厚永,李承毅.我国蚊虫对拟除虫菊酯类杀虫剂抗性的研究进 展【】. 寄生虫与医学昆虫学报,。,? 【】龚道新,杨仁斌,郭正元,樊德方.三种不同剂型德醚菊酯在稻田中的残留 降解研究】.农业环境保护,,,乱 【 , .‘/ , . ,,~ ,许良钟,任雪景等.拟除虫菊酯类杀虫荆的研究进展【】.青岛化工【胡志强 学 ,,. 院学报: 自然科学版, 山东大学硕士学位论文 【】薛振祥.拟除虫菊酯与立体化学【】,现代农药,,: 】沙家骏,张敏恒,姜雅君等.国外新农药品种手册【】,化学:业出版社, ,..,., 【】..,.., , , 山东大学硕士学位论文 第二章氟氯氰菊酯的合成 .工艺路线的选择 根据文献资料介绍,合成氟氯氰菊酯的合成工艺主要有三条路线。 ..工艺路线一:以对氯甲苯为原料,经十步反应制得氟氯氰菊酯【卜。 四审一审 ??????????? ???????? 山东大学硕士学位论文 ??????????????????????? ??????? 山东大学硕士学位论文 一:?./兴 一吼一典~。一;一 ..工艺路线以对甲苯胺为起始原料,经八步反应制得氟氯氰菊酯【。 乙酸酐 ??????? 回流 马文斯 ?????????? 骂审\ ??????? .一吱 山东大学硕士学位论文 ????????? ??????? ?, 卿吼一》 ?一:?渊逸一。一一 ..工艺路线三:以对氟苯甲醛为起始原料,经五步反应制得氟氯氰菊酯【】。 催化剂 ???????? 山东大学硕士学位论文 催化剂 ???????? ????????? 催化剂 ???????吼一》等 ?一?一惶一。一一 对上述三条路线进行比较,前两条工艺的缺点是工艺路线长、反应条件苛刻, 仅为%,不易工业化生产。而第三条工艺的特点是 一次性投资大、收率较低, 工艺路线较短、一次性投资相对减少、收率高,总收率超过%,原材料容易得 ,主要起始原料对氟苯甲醛省内有生产。 到 我们根据对文献资料的分析研究,探索试验及原料的来源情况,确定选用第 山东大学硕士学位论文 三条合成路线,并以第三条工艺路线为基础对各步反应的工艺条件包括原料 配 比、反应介质、反应温度、反应时间和催化剂的使用等方面进行了深入的研 究, 优化各步反应的工艺条件,其中缩醛化反应的收率和质量获得很大提高。 .主要原料 对氟苯甲醛:%淄博丝娜化工合成有限公司 溴素:分析纯天津化学试三厂 甲醇:化学纯济南试剂总厂 苯酚:化学纯天津化学试制~厂 二氯菊酰氯:%红太阳农药厂 氰化钠:%广州化学试剂总厂 .实验部分 .. 一溴一一氟苯甲醛的合成溴化反应 ...性质:常温下为浅黄色结晶,溶点.,沸点/., 易溶于甲苯、二氯乙烷等有机溶剂。 . ...分子式及分子量: ...反应式:催化剂 ? ??????? ...工艺简图: 山东大学硕士学位论文 上 上 扣囡一图一囡一囡一产物 上 其结果见下表。 序号 含量奉% 收率 备注 . . . . . . 收率以.氟苯甲醛 . . . 计 . . 平均 . . 山东大学硕士学位论文 幸反应液蒸出溶剂后的分析结果 由上表看了,反应液蒸出溶剂后,产品含量约为%,收率为%。脱溶 后的残余物经减压蒸馏,可得到纯度达%以上,甚至%以上的.溴..氟苯 甲醛。原料.氟苯甲醛的回收率可达%。回收的.氟苯甲醛循回套用,未发 现对反应有任何不良影响。 ...结构分析 红外光谱液膜见附录图 ’ 核磁共振谱。:见附录图 多重峰,, .~., 手 一 \ :.,单峰,, 质谱/:见附录图,衍:, .. 一溴氟苯甲醛二甲基缩醛的合成缩醛化反应 ...性质:无色或淡黄色液体,易溶于苯、甲苯等有机溶剂,沸点? /.哪。 . ...分子式及分子量: ...反应式: 山东大学硕士学位论文 催化剂 ???????溴墓蚕醛三旧??冈??图??产物山东大学硕士学位论文 的合成试验,其结果见下表: 序号 含量% 收率 备注 . . . . . . 收率以.溴.氟苯 . . . 甲醛计 . . . . 平均 . 从上表可以看出,一溴一一氟苯甲醛二甲基缩醛的纯度和收率均右达%左 右。 ... 一溴一一氟苯甲醛二甲基缩醛的结构分析 红外光谱液膜:见附录图 ’ .... ‘核磁共振谱:见附录图 黾?圳,三:.,单峰,, ..,多重峰,, ,\ 质谱/:见附录图 嫩心. ,衍:, .. 一氟一一苯氧基苯甲醛二甲基缩醛的合成醚化反应 ...性质:无色或淡黄色液体,易溶于甲苯,丙酮等有机溶剂,沸点. /. . ...分子式及分子量: ...反应式:山东大学硕士学位论文 卜 ????????? 催化剂 嘤二同一圉一圜一圈一 土 ?器 山东大学硕士学位论文 甲醛二甲基缩醛。反应的溶剂和催化剂是主要的影响因素,它们决定着哪一 种产 物为优势产物,选择适宜的反应条件,可将副产物的含量控制在%之间。 主要副产物的反应式如下: ?????????.. 催化剂 综上所述,选择适宜的配比和工艺条件,进行.氟..苯氟基苯甲醛二甲基 缩醛的合成试验,其结果见下表: 序号 含量% 收率 备注 . . . . . . 收率以.溴氟苯 . . . 甲醛二甲基缩醛 . 计 . . 平均 . 从上表可以看出,醚化反应的收率在%左右,醚化产物的纯度近%。 ,产物的纯度可提高到%,未反应的原料可回收利用。 经减压蒸馏 ... 一氟一一苯氧基苯甲醛二甲基缩醛的结构分析 红外光谱液膜:见附录图 ‘ .... ’核磁共振谱:见附录图 / :.,单峰,,,\碗, ???.,单峰,, .~.,多重峰,,苯环氢 质谱/:见附录图山东大学硕士学位论文 。一 ? :.. 一氟一一苯氧基苯甲醛的制备水解反应 ...性质:无色或淡黄色液体,易溶于甲苯,丙酮等有机溶剂,沸点. 。/ 。 ...分子式及分子量: ...反应式: 旷 ??????...工艺流程简图: :摹缩醛 ? ~ 一圈一图一产物 稀酸 器 占 上 废水 扣譬詈计粤 将.氟..苯氧基苯甲醛二甲基缩醛和稀酸加入反应器中,加热搅拌反应数 小时后,反应液用甲苯提取,然后水洗,有机层减压蒸出溶剂,得产物一氟?一 苯氧基苯甲醛。 ...工艺条件的选择: 催化剂: 该反应为水解反应,所使用的催化剂为稀酸水溶液,可选用的酸有盐酸、硫 酸、磷酸等。酸的浓度为%。 反应温度: 较适宜的反应温度为.?。山东大学硕士学位论文 反应时间: 较适宜的反应时间为.小时。 综上所述,运用适宜的工艺条件进行水解反应,其结果见下表: 序号 含量% 收率 备注 . . . . . . 收率以.氟..苯 . . 事 . 氧基苯甲醛二甲 , . 基缩醛计 平均 . . 宰原料纯度为.% 从以上可以看出,水解反应的收率可达%,产品纯度可达%。 ... 一氟苯氧基苯甲醛的结构分析: 红外光谱液膜:见附录图 ‘ 核磁共振谱:见附录图 ...,多重峰,,苯环氢 伊 :.,单峰,,一弋 质谱/:见附录图 ? / ; 一溴一一苯氧基苯甲醛副产物质谱/:见附录图 ? / ,’:, ..氟氯氰菊酯原药的合成酯化反应 ...反应式: 山东大学硕士学位论文 吼篙忐” 冒 彳 户努卜 ? 兰凳蒌薹氯二:圈??圉??园??产品 氰化钠 器 丁?? 催化荆??? 毒山东大学硕士学位论文 反应时间 较适宜的反应时间为.小时。 综上所述,采用适宜的配比和工艺条件,进行原药氟氯氰菊酯的合成试验, 其结果见下表: 序号 含量% 收率 备注 . . . . . . 收率以.氟..苯 一 . . 氧基苯甲醛计 . . . 平均 . 从上表可以看出,氟氯氰菊酯原药质量可达%,收率在%左右。 ...氟氯氰菊酯的结构分析 红外光谱压片见附录图和图 ‘ :见附录图 核磁共振谱 ~?????.,多重峰,,? ..,多重峰,。? .,双峰,,? .,单峰,,? ..,多重峰,。? 质谱/:见附录图 ,,山东大学硕士学位论文 .结果与讨论 ..催化剂对缩醛化反应的影响 在缩醛化反应中,不同催化剂对缩醛化反应影响很大,若用强酸性阳离子交 换树脂作催化剂,产品的收率仅为%,而我们使用的催化剂,缩醛化反应 的收率可高达%以上。 ..溶剂及催化剂对醚化反应的影响 在醚化反应中,主要存在如下对位脱氟醚化反应: ?????????’ 催化剂 不同溶剂和催化剂对醚化反应的进程影响很大。例如,使用二甲苯作溶剂, 作催化剂进行醚化反应,产物中间脱溴醚化产物占.%,对位脱氟醚化产 物占.%;使用二甲基甲酰胺作溶剂,作催化剂进行醚化反应,产物中间 脱溴醚化产物仅占.%,对位脱氟醚化产物高达.%;而使用二乙二醇二甲醚 作溶剂,作催化剂,却具有很高的选择性,间位脱溴醚化的选择性高达% 以上。 原料和中间体的回收重复利用对反应的影响 .. 未反应的对氟苯甲醛和一溴一一苯甲醛二甲基缩醛均可回收重复利用,而且 对反应无任何不利影响。 ..小结 以对氟苯甲醛为起始原料合成氟氯氰菊酯的工艺路线,总收率%。具有工 艺简单、收率高、原料易得等特点,是一条具有工业化前途的工艺路线。山 东大学硕士学位论文 参考文献 .,. ,.,... 一一一, ,?? .,.,... ,?? .,. , .,... 一一一. ,?? .,.,.. 一. ,?? .,.,.,.., ..一一 ,?? .山东大学硕士学位论文 第三章中间体及氟氯氰菊酯原药的分析方法研究 如何制定农药产品的质量是农药在规模化生产中必须解决的关键问 题。我们结合高效农药氟氯氰菊酯的生产工艺,对其关键中间体.氟一.苯氧 基 苯甲醛和最终产品进行分析方法研究,为最终该产品质量标准的制定提供了 可靠 依据。 .中间体一氟苯氧基苯甲醛的分析方法 .氟..苯氧基苯甲醛是合成氟氯氰菊酯中最后一步中间体,至今未见有公开 报道过的分析方法,我们根据其物化性质等特性,进行了气谱法、化学法、液 谱 法的筛选试验,最终以气相色谱法对该中间体进行定量测定分析。 .氟..苯氧基苯甲醛试样用丙酮溶解,使用%、 色谱柱和氢火焰离子化检测器,以正二十烷为内标物,对.氟..苯氧基苯甲醛 进行气相色谱分离和测定。 ..试剂与仪器 丙酮分析纯; .十烷内标物没有干扰分析的杂质; 固定液%.一; 载体: ?; .氟.一苯氧基苯甲醛标样?.%。 气相色谱仪,具有氢火焰离子化检测器; 色谱数据处理机; 色谱柱×玻璃柱; 柱填充物% .。 色谱条件 温度?柱室、气化室,检测室; 山东大学硕士学位论文 气体流速/载气氢气空气; 进样量 实验方法 .. .内标溶液的配制 称取正二十烷.于容量瓶中,用丙酮溶解并稀释至刻度,摇匀, 备用。 .标样溶液的配制 称取.氟一.苯氧基苯甲醛.准至.于容量瓶中,用移液 管移人内标溶液,用丙酮稀释至刻度,摇匀,备用。 .试样溶液的配制 称取含有一氟一苯氧基苯甲醛约.准确至.于容量瓶中,用 移液管移人内标溶液,用丙酮稀释至刻度,摇匀,备用。 .测定 在上述操作条件下,待仪器基线稳定后,连续注入数针标样溶液,计算各针 相对响应值的重复性,待相邻两针的响应值变化小于.%时按标样溶液、试样 溶液、试样溶液、标样溶液的顺序进行测定。 图 .氟..苯氧基苯甲醛气相色谱图 .一氟一一苯氧基苯甲醛 .正二十烷内标物 .计算 将测得的两针试样溶液以及试样前后两针标样溶液中的.氟..苯氧基苯甲 醛与内标物峰面积之比分别平均,以质量百分数表示的.氟..苯氧基苯甲醛的 含量按式计算。 【×/ 】