唑啉草酯結晶工藝優化研究

劉為東，沈書群，趙 泳，張子煒，杜 輝

(南通江山農藥化工股份有限公司,江蘇 南通 226017)

唑啉草酯(Pinoxaden)是瑞士先正達作物保護有限公司開發的新苯基吡唑啉類除草劑,主要用于大麥田防除1年生禾本科雜草，對野燕麥、黑麥草、狗尾草、硬草、茼草、看麥娘、日本看麥娘、棒頭草等禾本科雜草有良好防效。

唑啉草酯為乙酰輔酶A羧化酶(ACC)抑制類除草劑,藥物可被雜草葉片吸收，造成葉面細胞膜脂肪酸的合成受阻,停止細胞生長、分裂，破壞細胞膜的含脂結構,繼而導致雜草死亡。藥物在土壤中降解快，很少被根部吸收，只有很低的土壤活性，對后茬作物無影響，耐雨水沖刷，施藥后lh遇雨基本不影響除草效果[1]，是先正達“最年輕的單項冠軍”產品。

本實驗參照文獻報道[2-5]的方法, 以8-(2,6-二乙基-4-甲基苯)四氫吡唑[1,2-d][1,4,5]-氧雜二氮雜草-7,9-二酮與特戊酰氯反應結束后，水洗、脫溶得到唑啉草酯粗品，對唑啉草酯粗品結晶、提純工藝進行了研究，得到含量≥97.0%的唑啉草酯原藥。

圖1 唑啉草酯合成路線

1 實驗部分

1.1 主要試劑 8-(2,6-二乙基-4-甲基苯)四氫吡唑[1,2-d][1,4,5]-氧雜二氮雜草-7,9-二酮(自制，自提標樣定量含量92%左右)二氯乙烷、三乙胺、特戊酰氯、4-二甲氨基吡啶、環己烷、乙酸乙酯、甲苯、石油醚(30～60℃)、石油醚(60～90℃)、甲基叔丁基醚等溶劑。溫度計未校正，所用試劑與溶劑均為工業品。

1.2 唑啉草酯的合成 根據文獻報道[2-5]的方法,將8-(2,6-二乙基-4-甲基苯)四氫吡唑[1,2-d][1,4,5]-氧雜二氮雜草-7,9-二酮、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、溶劑二氯乙烷于四口燒瓶中，溫度冷卻至0℃后，開始滴加特戊酰氯的二氯乙烷溶液，滴加完畢后繼續保溫反應0.5hr。

反應液加入水洗滌3次，有機相負壓脫溶即得唑啉草酯粗品(含量80%～85%)，粗品呈棕褐色粘稠狀液體，需進一步進行提純、結晶處理，本文重點對結晶提純工藝進行了優化研究。

2 實驗與討論

2.1 結晶溶劑篩選 基于唑啉草酯結構分析及溶解度數據，重點對以下溶劑進行了篩選考察：環己烷、乙酸乙酯、甲苯、石油醚(30～60℃)、石油醚(60～90℃)、甲基叔丁基醚。

研究過程發現，環己烷、甲苯僅有少量粘稠固體析出；兩種石油醚結晶出的固體易結塊且略微粘稠；乙酸乙酯與甲基叔丁基醚結晶出產品顆粒度良好，因此重點對此兩種溶劑進行了細化實驗，實驗數據(表1)：

表1 結晶溶劑篩選實驗數據

實驗發現甲基叔丁基醚與乙酸乙酯均對產品有一定的溶解度，乙酸乙酯的溶解度更大，使用乙酸乙酯作為溶劑或少量添加均會明顯降低產品收率，且對產品質量無明顯優勢，同時使用單一溶劑更易回收套用。因此優選甲基叔丁基醚作為重結晶溶劑，并優選結晶溶劑與唑啉草酯粗品質量比1:1。

2.2 結晶溫度的優化 主要對不同冷卻結晶溫度進行了考察，分別進行了10、5、0、-10、-15℃ 5個不同溫度進行了對比試驗，實驗數據(表2)：

表2 結晶溫度優化實驗數據

(表2)數據看出，結晶溫度對產品的含量、收率均有明顯影響，降低溫度可提高產品收率，但隨著溫度的降低，反應液中的雜質也會逐步隨產品析出，產品的含量有逐步下降趨勢。優選0～-10℃作為結晶冷卻溫度。

2.3 結晶過程優化 實驗過程中發現直接冷卻降溫析出的固體顆粒徑較小，工業生產上易出現分離困難的情況，故對結晶保溫溫度、保溫時間與結晶冷卻溫度、冷卻時間進行了篩選實驗，對比結晶顆粒粒徑大小、產品含量及收率的影響，實驗數據(表3)：

表3 結晶過程優化實驗數據(一次結晶)

根據上述實驗數據及結晶顆粒粒徑監測數據，通過“保溫+降溫”組合結晶方式利于結晶顆粒的成長，且對唑啉草酯含量與收率均有一定的提高,優選30℃保溫6h、冷卻至0℃攪拌2h過濾分離，固體粒徑D90 200μm，D50 250μm。

2.4 二次結晶的優化 一次結晶母液中含有10%～15%(定量)唑啉草酯，母液中雜質較多，無法直接利用，進一步對母液進行二次結晶以獲得唑啉草酯產品、提高固體收率，降低生產成本。

一次結晶溶劑篩選時發現甲基叔丁基醚與乙酸乙酯均可使用，因此二次結晶優選上述兩種溶劑進行優化，實驗數據(表4)：

表4 二次結晶實驗數據

(表4)實驗結果看，使用甲基叔丁基醚作為二次結晶溶劑，所得產品含量與收率均較低；使用乙酸乙酯作為二次結晶溶劑，二次結晶產品含量可達到97.0%，達到一次結晶水平，固體收率提高 8.1%，優勢明顯，優選乙酸乙酯作為二次結晶溶劑；二次結晶溶劑與一次母液脫溶后質量比優選1:1。

3 結論

唑啉草酯反應液結晶工藝優化后，經二次結晶、分離，所得唑啉草酯原藥粒徑較大，流動性優秀，易于分離，兩次結晶原藥含量均>97.0%，固體總收率>90%，較文獻[1]報道數據提高了10%。優化后結晶工藝簡單，操作溫和，易于工業化生產。