虫酰肼的生产工艺设计.docx

1、虫酰肼的生产工艺设计学 号： 专业课程设计题 目虫酰肼的生产工艺设计学 院化学化工学院专 业化学工程与工艺班 级姓 名 指导教师2014年7月4日专业课程设计任务书一、设计时间2014年6月23日-2014年7月4日（第18和19周）二、设计题目虫酰肼的生产工艺设计三、设计的目标化合物本次设计的目标化合物为虫酰肼，其化学结构式为： 四、设计任务1、根据所给目标化合物设计一条合理的合成路线，并给出文献支持。2、设计相应的工艺流程（要求有方框流程图），并对工艺流程操作进行简述。五、设计要求每个学生要全面认真地完成课程设计所规定的设计任务，查阅有关文献、设计规范、手册等资料，独立按时完成任务；要正确

2、综合运用所学的基础理论，来分析和解决课程设计中的问题；要正确掌握课程设计的设计方法和计算方法，设计方案要正确，步骤要清楚、简练；设计说明书要求逻辑清晰、层次分明、书写整洁，图纸表达内容完整、清楚、规范。六、课程设计进度安排序号设计内容所用时间1查阅文献资料2天2设计合成路线，给出文献支持2天3设计相应的工艺流程（方框流程图），并对工艺流程操作进行简述4天4编写设计报告书2天合 计10天七、课程设计考核方法及成绩评定本课程设计采用优秀、良好、中等、及格、不及格5级记分制。 评分的主要依据为：说明书和图纸的质量，独立完成设计的工作能力。目 录一 目标化合物的概述 11.1 产品名称、化学结构及理化

3、性质 1二 目标化合物已有合成路线简介 32.1 2,2,2-三氯-（4-乙苯基）乙酮的制备 32.2 虫酰肼的合成 4三 目标化合物已有合成路线优劣分析 5五 虫酰肼步骤工艺流程设计及工艺流程操作简述 65.1 工艺流程设计 65.2 工艺流程操作简述 7六 总结 9参考文献 10一 目标化合物的概述1.1 产品名称、化学结构及理化性质中文名：虫酰肼中文别名：米螨；N-叔丁基-N-（4-乙基苯甲酰基）-3,5-二甲基苯甲酰肼；虫酰肼悬浮剂英文通用名：tebufenozide商品名：米螨，Confir Mimic分子式：C22H28N2O2分子量：352 纯品为白色粉末。熔点191 ；水中溶解

4、度（20 ），在其他溶剂中溶解度不大，94 下贮存7天稳定，25 ，PH=7水溶液中光照温度低。蒸汽压为210-8mmHg（25）。KOWlogP=4.25（PH=7)。虫酰肼属脱皮激素类杀虫剂，通过干扰昆虫的正常发育使害虫脱皮而死，低毒，大鼠急性经口LD50大于5000mg/kg，对人、哺乳动物、鱼类和蚯蚓安全无害，对环境十分安全，是综合防治中理想安全的杀虫剂。化学结构：作用特点：虫酰肼是非甾体族新型昆虫生长调节剂，是最新研发的昆虫激素类杀虫剂。虫酰肼杀虫活性高，选择性强，对所有鳞翅目幼虫均有效，对抗性害虫棉铃虫、菜青虫、小菜蛾、甜菜夜蛾等有特效。并有极强的杀卵活性，对非靶标生物更安全。虫酰

5、肼对眼睛和皮肤无刺激性，对高等动物无致畸、致癌、致突变作用，对哺乳动物、鸟类、天敌均十分安全。用途： 本品主要用于持效期23周。对鳞翅目害虫有特效。高效，亩用量0.76g（活性物）。用于果树,蔬菜，浆果，坚果，水稻，森林防护。农药ZL杀线威是美国杜邦公司七十年代开发的杀虫，杀线虫剂，主要用于防治柑橘，棉花，观赏作物，马铃薯，大豆，烟草，果树和蔬菜上的蚜科，叶蝉科，鳞翅目，斑潜蝇属，叶螨科，蝇翅目，根疣线虫属等害虫。毒性： 急性口服LD50大鼠、小鼠5000 mg/kg；急性经皮LD50大鼠5000 mg/kg；眼刺激、皮肤刺激：极少；诱变性：阴性；环境毒性：野鸭8天日食量LC505000 mg

6、/kg，水蚤属48小时EC503.8 mg/L,蜜蜂96小时接触LD 50234 ug/只，对幼蜜蜂生长无影响；有益节肢动物：在实验条件下，对食肉瓢虫，食肉螨和一些食肉黄蜂及蜘蛛等进行实验，显示阴性。二 目标化合物已有合成路线简介2.1 2,2,2-三氯-（4-乙苯基）乙酮的制备采用乙苯和三氯乙酰氯经傅氏反应后成。在反应釜中加入21.2 g（0.2mol）乙苯，80 mL二硫化碳和37.5 g无水三氯化铝。冰盐浴下滴加三氯乙酰氯40 kg（0.22 mol），2 h内滴完。继续搅拌6 h，反应液倾入23 mL盐酸和486 mL冰水组成的混合物中，分层。水层用100l二硫化碳萃取，合并二硫化碳层

7、，减压脱去二硫化碳溶剂，得棕色油状物30.6 g，精品经柱色谱法提纯得淡黄色粘稠液。N-（4乙基苯甲酰基）-N-叔丁基肼的制备将2.37 g叔丁基盐酸盐溶于2 mL水中，加入7.5 mL二氯甲烷和1.5 g氢氧化钠。在氮气保护下，室温下滴加5 kg 2,2,2-三氯-（4-乙苯基）乙酮，15 min滴加完，室温下继续反应6 h后，停止加入氮气，加入0.3 g50%氢氧化钠，搅拌过夜，次日分层，水洗，脱溶得3.56 g淡黄色固体，经正己烷-乙酸乙酯重结晶，得白色针状晶体。 2.2 虫酰肼的合成将2.2 kgN-（4乙基苯甲酰基）-N-叔丁基肼溶于30 mL甲苯中，保持温度510。于30min依次

8、滴加溶有1.7 kg3,5-二甲基苯甲酰氯的5mL甲苯0.8 kg50%的氢氧化钠溶液。然后升至室温，搅拌反应3h，加入10 mL正己烷稀释，过滤，水洗，得到白色固体3 g,经乙醚-甲醇重结晶得到白色针状结晶虫酰肼。三 目标化合物已有合成路线优劣分析这种路线收率不高，纯度高，且操作条件较为苛刻，所以不易于工业化生产。五 虫酰肼步骤工艺流程设计及工艺流程操作简述5.1 工艺流程设计IV4-乙基苯甲酰基-IV7-叔丁基肼的制备 设计的生产工艺的操作方式采用的是间歇操作， 整个工艺总体上分为八个工段，包括缩合、甲化、还原、酰化、环合五个单元反应，和离心分离、压滤、脱色、水洗、干燥、结晶、溶剂回收等一

9、系列单元过程。以方框和圆框分别表示单元过程及单元反应，以箭头表示物料和载能介质流向，该设计的生产工艺流程方框图如下所示：虫酰肼的制备 5.2 工艺流程操作简述IV4-乙基苯甲酰基-IV7-叔丁基肼的制备 在反应釜中加入叔丁基盐酸盐,水,溶剂，自制催化剂,控制反应温度，通入氮气进行保护。依次滴加氢氧化钠溶液，碳酸钠溶液。然后加入溶剂，之后同时滴加4-乙基苯甲酰氯和氢氧化钠，滴加时间为,再续后反应。然后升温至，至固体全部溶解，静置分层。有机层用的盐酸溶液洗涤一次，分层，脱去溶剂，得到类白色固体，含量（文献值：92.5%），收率97.9%（文献引值：93。0%）。虫酰肼的制备 在反应釜中加入2.3.

10、1制备的没有脱溶的IV-（4-乙基苯甲酰基）-IV7-叔丁基肼溶液，控制釜温，开始同时滴加3,5-二甲基苯甲酰氯和碱，滴加时间为,再续后反应。然后加水，升温至至固体全部溶解，静置分层，有机层盐酸溶液洗涤一次，有机相在左右结晶，过滤得白色固体，滤饼即为原药。滤液回收套用。滤饼干燥后经液相色谱检测平均含量达96.3%，收率88.3%，m.p:190.7191.3（文献91值：191 ） 六 总结1.采用叔丁基肼盐酸盐为起始原料，经两步反应合成虫酰肼，合成方法简便，廉价，是已知较经济可行的反应路线。2.合成IV（4-乙基苯甲酰基）-IV7-叔丁基肼中采用缓冲体系控制反应过程中的PH,避免原料水解，同

11、时使用自制的催化剂HN-1提高反应收率。笔者合成的IV（4-乙基苯甲酰基）-IV7-叔丁基肼可不脱溶直接制备二芳酰肼类化合物，收率和纯度都较文献值有一定提高。3.虫酰肼合成收率（以叔丁基盐酸盐计）大于86%，纯度大于96%，较文献值（收率70.5%，纯度90.2%）有较大提高。参考文献1. wingK D.RH5849,a Nonstemidal Ecdysone Agonist:Effects on a Drosophila Cell”neJ.Science, 1988,24I(4864):467-469.2. WingK D,sIawecki R A,Cadson G R. R H-584

12、9,aNonstemidal Ecdysone Agonist:Effects on Larval kpidopteraJ.Science, 1988,24l(4864):470072.3. 郭慧芳，方继朝，刘成社，等。虫酰肼对水稻二化螟的拒食，致死作用及田间效果J。 农药学学报， 2001， 34：41-47.4. 王霖.20%虫酰肼悬浮剂的研究J.精细化工中间体，2006， 36（2）：63-66.5. 刘长令.世界农药信息手册M.北京：化学工业出版社，2000. 28-29.6.Kelly M J.Selective Acylation of Hydrazinesp. US: 5675

13、037 .1997-10-07.7 .Hsu A C.Aller H E.lnsecidalIVsubstituted-IV,IV-dia-cyllhydrazinesp. US:4 985 461. 1991-01-15.8. Hsu A C. All ce H E, Mu.phy R A.et al. lnsceticidal N-su%oituted_IV,IV_disubstituted. Hydrazinesp. US:5 11757,1992-05-26.9. 刘长令.国外农药品种手册（增补本）M.沈阳：全国农工业信息战. 2001. 52-55.10. 钱旭红。工业精馏有机合成原

14、理M.北京：化学工业出版社. 2000. 142- 145.化学化工学院课程设计评分表专业班级 姓名 学号 评价单元评价要素评价内涵满分评分知识水平30%文献查阅与知识运用能力能独立查阅文献资料，并能合理地运用到课程设计之中；能将所学课程（专业）知识准确地运用到课程设计之中，并归纳总结本课程设计所涉及的有关课程知识30课程设计方案设计能力课程设计整体思路清晰，课程设计方案合理可行说明书质量50%文题相符与课程设计任务书题目相符，内容与文题相符50写作水平整体思路清晰，结构合理，层次分明，语言表达流畅，综合概括能力强写作规范符合课程设计说明书的基本要求，用语、格式、图表、数据、量和单位及各种资料引用规范（符合标准）；符合课程设计规定字数学习表现20%工作量课程设计工作量饱满，能按时完成课程设计规定的工作量20学习态度学习态度认真，遵守课程设计阶段的纪律，作风严谨，按时完成课程设计规定的任务，按时上交课程设计有关资料指导教师评定成绩：实评总分；成绩等级 指导教师（签名）注：按优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分以下）五档制评定成绩。