唑啉草酯结晶工艺优化研究

刘为东，沈书群，赵 泳，张子炜，杜 辉

(南通江山农药化工股份有限公司,江苏 南通 226017)

唑啉草酯(Pinoxaden)是瑞士先正达作物保护有限公司开发的新苯基吡唑啉类除草剂,主要用于大麦田防除1年生禾本科杂草，对野燕麦、黑麦草、狗尾草、硬草、茼草、看麦娘、日本看麦娘、棒头草等禾本科杂草有良好防效。

唑啉草酯为乙酰辅酶A羧化酶(ACC)抑制类除草剂,药物可被杂草叶片吸收，造成叶面细胞膜脂肪酸的合成受阻,停止细胞生长、分裂，破坏细胞膜的含脂结构,继而导致杂草死亡。药物在土壤中降解快，很少被根部吸收，只有很低的土壤活性，对后茬作物无影响，耐雨水冲刷，施药后lh遇雨基本不影响除草效果[1]，是先正达“最年轻的单项冠军”产品。

本实验参照文献报道[2-5]的方法, 以8-(2,6-二乙基-4-甲基苯)四氢吡唑[1,2-d][1,4,5]-氧杂二氮杂草-7,9-二酮与特戊酰氯反应结束后，水洗、脱溶得到唑啉草酯粗品，对唑啉草酯粗品结晶、提纯工艺进行了研究，得到含量≥97.0%的唑啉草酯原药。

图1 唑啉草酯合成路线

1 实验部分

1.1 主要试剂 8-(2,6-二乙基-4-甲基苯)四氢吡唑[1,2-d][1,4,5]-氧杂二氮杂草-7,9-二酮(自制，自提标样定量含量92%左右)二氯乙烷、三乙胺、特戊酰氯、4-二甲氨基吡啶、环己烷、乙酸乙酯、甲苯、石油醚(30～60℃)、石油醚(60～90℃)、甲基叔丁基醚等溶剂。温度计未校正，所用试剂与溶剂均为工业品。

1.2 唑啉草酯的合成 根据文献报道[2-5]的方法,将8-(2,6-二乙基-4-甲基苯)四氢吡唑[1,2-d][1,4,5]-氧杂二氮杂草-7,9-二酮、三乙胺、4-二甲氨基吡啶、溶剂二氯乙烷于四口烧瓶中，温度冷却至0℃后，开始滴加特戊酰氯的二氯乙烷溶液，滴加完毕后继续保温反应0.5hr。

反应液加入水洗涤3次，有机相负压脱溶即得唑啉草酯粗品(含量80%～85%)，粗品呈棕褐色粘稠状液体，需进一步进行提纯、结晶处理，本文重点对结晶提纯工艺进行了优化研究。

2 实验与讨论

2.1 结晶溶剂筛选 基于唑啉草酯结构分析及溶解度数据，重点对以下溶剂进行了筛选考察：环己烷、乙酸乙酯、甲苯、石油醚(30～60℃)、石油醚(60～90℃)、甲基叔丁基醚。

研究过程发现，环己烷、甲苯仅有少量粘稠固体析出；两种石油醚结晶出的固体易结块且略微粘稠；乙酸乙酯与甲基叔丁基醚结晶出产品颗粒度良好，因此重点对此两种溶剂进行了细化实验，实验数据(表1)：

表1 结晶溶剂筛选实验数据

实验发现甲基叔丁基醚与乙酸乙酯均对产品有一定的溶解度，乙酸乙酯的溶解度更大，使用乙酸乙酯作为溶剂或少量添加均会明显降低产品收率，且对产品质量无明显优势，同时使用单一溶剂更易回收套用。因此优选甲基叔丁基醚作为重结晶溶剂，并优选结晶溶剂与唑啉草酯粗品质量比1:1。

2.2 结晶温度的优化 主要对不同冷却结晶温度进行了考察，分别进行了10、5、0、-10、-15℃ 5个不同温度进行了对比试验，实验数据(表2)：

表2 结晶温度优化实验数据

(表2)数据看出，结晶温度对产品的含量、收率均有明显影响，降低温度可提高产品收率，但随着温度的降低，反应液中的杂质也会逐步随产品析出，产品的含量有逐步下降趋势。优选0～-10℃作为结晶冷却温度。

2.3 结晶过程优化 实验过程中发现直接冷却降温析出的固体颗粒径较小，工业生产上易出现分离困难的情况，故对结晶保温温度、保温时间与结晶冷却温度、冷却时间进行了筛选实验，对比结晶颗粒粒径大小、产品含量及收率的影响，实验数据(表3)：

表3 结晶过程优化实验数据(一次结晶)

根据上述实验数据及结晶颗粒粒径监测数据，通过“保温+降温”组合结晶方式利于结晶颗粒的成长，且对唑啉草酯含量与收率均有一定的提高,优选30℃保温6h、冷却至0℃搅拌2h过滤分离，固体粒径D90 200μm，D50 250μm。

2.4 二次结晶的优化 一次结晶母液中含有10%～15%(定量)唑啉草酯，母液中杂质较多，无法直接利用，进一步对母液进行二次结晶以获得唑啉草酯产品、提高固体收率，降低生产成本。

一次结晶溶剂筛选时发现甲基叔丁基醚与乙酸乙酯均可使用，因此二次结晶优选上述两种溶剂进行优化，实验数据(表4)：

表4 二次结晶实验数据

(表4)实验结果看，使用甲基叔丁基醚作为二次结晶溶剂，所得产品含量与收率均较低；使用乙酸乙酯作为二次结晶溶剂，二次结晶产品含量可达到97.0%，达到一次结晶水平，固体收率提高 8.1%，优势明显，优选乙酸乙酯作为二次结晶溶剂；二次结晶溶剂与一次母液脱溶后质量比优选1:1。

3 结论

唑啉草酯反应液结晶工艺优化后，经二次结晶、分离，所得唑啉草酯原药粒径较大，流动性优秀，易于分离，两次结晶原药含量均>97.0%，固体总收率>90%，较文献[1]报道数据提高了10%。优化后结晶工艺简单，操作温和，易于工业化生产。