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摘要：克菌丹(Captan)是一种保护性农用杀菌剂，是Chevron化学公司开发的一种低毒、广谱常用的有机硫类农业杀菌剂，对多种经济性农作物具有良好的杀菌保护作用，有着广泛的应用，是目前国内外最畅销的保护性杀菌剂之一。文章综述了国内外专利文献中关于克菌丹制备工艺的研究进展和成果，为克菌丹新制备工艺的开发提供参考。
关键词：克菌丹；杀菌剂；制备工艺；专利技术；医药化工
0引言
克菌丹(Captan)，分子式C9H8Cl3NO2S，如图1所示。CAS登录号133-06-2，化学名N-三氯甲硫基-1,2,3,6-四氢邻苯二甲酰亚胺，是广谱治疗和保护性有机硫杀菌剂，主要防治果树、蔬菜、花卉和其他经济作物的黑星病、霜霉病、白粉病、炭疽病、灰霉病、早疫病、晚疫病等[1]。
1制备工艺
GB666636A[2]公开了0.4 mol四氢邻苯二甲酰亚胺钠盐分散于400 mL二氧六环中，然后滴加0.4 mol ClSCCl3的100 mL二氧六环溶液，在20 min内滴加完成，室温搅拌反应90 min，放置过夜，过滤除去NaCl，滤液放置于冰浴中结晶，得到40 g白色晶体，四氯化碳中重结晶纯化，得到克菌丹。
US2713058A[3]公开了1 mol四氢邻苯二甲酰亚胺溶于NaOH溶液(900 mL水，1 mol NaOH配置得到NaOH溶液)中，1 mol ClSCCl3溶于190 mL正己烷中，快速搅拌的条件下滴加ClSCCl3的正己烷溶液。经过7 min滴加完成，保持反应温度在20℃,等待反应结束后获得96.1%纯度的产品。该文献还测试了若不添加正己烷的反应条件，结果获得的克菌丹纯度仅92.7%，显示了有机溶剂(正己烷)的添加显著影响克菌丹产品的纯度。
US2856410A[4]公开了1 mol四氢邻苯二甲酰亚胺和1 mol三乙胺溶于800 mL氯仿中，在20～23℃的温度下进行搅拌形成混合溶液。将1 mol的ClSCCl3溶于200 mL氯仿中，经15 min滴加到四氢邻苯二甲酰亚胺的混合溶液中，继续搅拌反应20 min，反应结束后冷却至10℃,经过滤，氯仿洗涤，得到200 g克菌丹产品。氯仿母液中溶解部分克菌丹，还可以进一步回收氯仿中的克菌丹，具体操作是：水洗氯仿，浓缩至1/5体积，冷却结晶得到66 g产品。两部分总共获得266 g克菌丹产品，收率为89%。
CN101624365A[5]公开了克菌丹的生产中原料ClSCCl3难以全部反应，存在残留的问题，而ClSCCl3的气味浓、毒性大，会导致工业化困难，以及明显影响克菌丹产品的品质。目前使用有机溶剂和有机胺缚酸剂的合成方法中，由于有机溶剂能够溶解ClSCCl3，从而去除ClSCCl3残留，但收率较低，且回收有机溶剂操作复杂，成本增加。该专利提出以水为介质，反应后物料转移到加热提纯釜中进行加热提纯，解决了ClSCCl3残留问题。具体操作：搅拌150 mL水中加入9 g NaOH溶解，加入30 g四氢邻苯二甲酰亚胺溶解0.5 h，0～30℃滴加37.5 g ClSCCl3，保温2 h。物料转移到处理釜，加热至50～60℃,保温3 h，降温到20℃过滤，20 mL水洗两遍，干燥，得到克菌丹，收率89.8%；含量97.1%(质量分数)；ClSCCl3含量0.01%(质量分数)以下。
CN108467356A[6]公开了按照苯酐、NH3、NaOH、ClSCCl3的摩尔比为1∶1.05∶1∶0.98取各原料，向一级反应器投入15 kg苯酐和7.2 kg氨水(含量25%)，10 m/s搅拌线速度下强混，停留5 min后进入二级反应器；再向二级反应器中加入12.61 kg NaOH溶液(含量32%)，10 m/s搅拌线速度下强混，停留5 min后进入三级反应器；再向三级反应器中加入18.57 kg ClSCCl3，2 900 r/min高剪切搅拌下，-5～0℃反应15 min(依次在三级反应器停留5 min、四级反应器停留5 min、五级反应器停留5 min)，得到的反应物过滤，105~115℃下烘干20 min，得到克菌丹29.95 kg。HPLC检测含量为99.05%，收率为97.90%，未检测到ClSCCl3。该专利记载所用有毒有味的原料ClSCCl3能够反应完全无气味，环境友好。实验结果表明，制备的克菌丹含量97.50%～99.05%，收率95.01%～97.90%，反应后残余的ClSCCl3极少；同时，总反应停留时间短，能够实现连续化生产，适合大规模工业应用。另外，反应温度低，一方面减少了水解(杜绝苯酐水解)等副反应；另一方面低温反应，危险系数低，安全可靠。
CN112645864A[7]公开了塔式反应器制备克菌丹，通过液泛雾沫夹带的物料进入旋液分离器，雾沫破裂，气流从旋液分离器上部逸出去废气处理，反应液和生成物从旋液分离器下部流入纯化釜。该专利文献的方法适合间歇式生产，也可进行连续作业，不需要机械搅拌；通过液泛造成雾沫夹带方式从塔式反应器中分离出生成物，使反应平衡向产物方向进行，提高反应转化率和克菌丹的收率；不使用有机溶剂，产生的废水量也较少。具体操作：S1在1 000 L反应釜中加入含量30.11%液碱90 kg、水400 kg，搅拌，投入含量98.3%的四氢邻苯二甲酰亚胺100 kg形成混合液，搅拌至物料全部溶解并降温至10℃,以1.0 kg/s流速，从上部引入塔式反应器。S2在高位罐中加入含量98.5%的ClSCCl3 125 kg，以0.2 kg/s流速，从中部引入塔式反应器；打开塔底通气阀，以0.6 m3/min(标准态)流速从塔底通入压缩空气，使反应器内物料湍流混合并产生泡沫；然后逐渐增大气流量为2.0 m3/min(标准态)，使反应器液泛雾沫溢出，同时打开纯化釜进料阀，使旋液分离器底部分离出的液相进入纯化釜。S3调整塔式反应器的前预热器冷却水流量，控制反应温度在13～15℃;观察四氢邻苯二甲酰亚胺盐和ClSCCl3全部引入反应器后，增大气流至2.8 m3/min(标准态)，使物料全部吹到旋液分离器，再转移到纯化釜。S4向纯化釜夹套通入热水，将釜内物料加热至76℃,保温75 min，然后关闭夹套热水阀门，将物料从釜底全部放至二合一过滤机。压滤至干，分离出反应液439.8 kg，送废水处理。滤饼水洗两遍，每次加水200 kg，压滤至干，分离滤液得388.3 kg，含盐0.33%；滤饼检测合格(NaCl含量0.086%)后，转移到双锥烘干机，真空干燥，得克菌丹191.5 kg。HPLC检测克菌丹含量99.18%，CG检测ClSCCl3含量0.06%，化学定氯法检测NaCl含量0.092%。以四氢苯邻二甲酰亚胺计，收率97.16%。
CN115515932A[8]公开了：(a)CS2与氯反应；(b)用芳香烃处理进行分离纯化，去除卤代烷烃杂质，获得ClSCCl3；(c)使ClSCCl3与四氢邻苯二甲酰亚胺反应，以获得克菌丹产品。具体操作如下：步骤1：1 664 g水中，在5～10℃下加入974 g(30%)含水HCl溶液和380 g CS2，将Cl2在相同温度下吹扫22～24 h。反应完成后，分离各层，收集有机物质并添加甲苯210 g，250 g水洗涤其他有机层两次。获得905 g粗ClSCCl3甲苯溶液。在真空下，在91.44 cm(3英尺)填充柱上对粗ClSCCl3甲苯溶液进行蒸馏，以去除低沸化合物和卤代烷烃杂质、四氯化碳(CTC)以及甲苯，获得ClSCCl3甲苯溶液(ClSCCl3 778.0 g，产率77.0%，纯度92.61%，CTC为0.07%)。步骤2：400 g水中，加入44.60 g(48%)NaOH溶液，冷却到10～15℃。在10～15 min的时间段缓慢添加81.38 g四氢邻苯二甲酰亚胺，并在相同温度下进一步搅拌45 min，观察澄清溶液，冷却到0～2℃获得反应物质。单独地将步骤1获得的100.4 g ClSCCl3溶液添加到上述反应物质，在添加期间观察沉淀，并在相同温度下搅拌2 h。在处理过程中，加入甲苯323 g，并在搅拌下将反应物质加热到75～80℃达30 min，并冷却到20～25℃,过滤，用甲苯85 g和热水98 g洗涤两次，得到133.4 g克菌丹干燥固体，产率88.78%，纯度98.70%，CTC为0.00 92%。
CN113816893A[9]公开了采用二氯乙烷溶剂，降低产品中CCl4含量，提高产品纯度的方法：将四氢邻苯二甲酰亚胺、缚酸剂(无机弱酸，包括如碳酸钠、碳酸钾)、催化剂(三乙醇胺、二甲氨基吡啶、三联吡啶羧酸盐、四丁基溴化铵、三乙基苄基氯化胺、2-羧基吡啶、N,N,-二甲基-4,4,-联吡啶、DMF中的一种或多种)、二氯乙烷投入反应容器中，冷水浴搅拌(85～110 r/min)后滴加ClSCCl3，滴加完毕后，冷水浴搅拌，四氢邻苯二甲酰亚胺质量含量＜0.1%，反应结束；二氯乙烷加入量2～5 mL/g四氢邻苯二甲酰亚胺，冷水浴保证反应温度为0～60℃;升温至50～80℃保温(1～20 min)，降低搅拌速率(至20～60 r/min)，缓慢降温至0～30℃(降温时间1～6 h)，加入水，搅拌下溶解生成的盐，经分离、水洗(洗涤水用量为1～10 mL/g四氢邻苯二甲酰亚胺)、50～120℃烘干得克菌丹(pH值约为7.0～8.5)，含量稳定在98%以上，CCl4含量低于0.005%，收率90.5%以上。产品质量满足FAO及欧洲通用的标准。
CN114369054A[10]公开了四氢邻苯二甲酰亚胺、ClSCCl3、有机溶剂(芳香烃、脂肪烃、脂环烃或卤化烃类溶剂，优选为1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、环己烷、甲苯)和催化剂(聚醚、环状冠醚或季铵盐类化合物，优选季铵盐类化合物，包括苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵)混合均匀，得到混合物a；或者将四氢邻苯二甲酰亚胺、有机溶剂和催化剂混合均匀，得到混合物b；向混合物a中滴加无机碱(优选NaOH、KOH、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾)水溶液，保温反应；或向混合物b中同时分别滴加ClSCCl3和无机碱水溶液，保温反应。反应液降温、过滤、洗涤、干燥得到克菌丹。该文献提出以水和有机溶剂作为介质，有机溶剂溶解未反应的ClSCCl3等杂质，产品纯度更高，无刺鼻气味，品质更好。使用较高浓度的无机碱作为缚酸剂，避免了使用有机胺做缚酸剂带来的回收成本问题；相对于低浓度无机碱的方法，废水量大大减少。该专利文献实施例记载可达到HPLC检测纯度为97.89%，四氢邻苯二甲酰亚胺含量为0.50%，水含量为0.03%，NaCl含量为0.20%，收率为95.00%。
CN114524759A[11]公开了克菌丹生产过程中输入压缩气体，进行物料混合，降低设备腐蚀和清洁难度；同时在反应后，过滤排出部分液相，然后向含克菌丹部分加入非水溶性且ρ<1 g/mL的有机溶剂，混合均匀，液相中ClSCCl3进入有机溶剂，分层后分离有机溶剂。再对剩余混合物加热处理，剩余ClSCCl3碱解。相较于传统有机溶剂对克菌丹洗涤以除去表面ClSCCl3的方法，能够明显提升克菌丹的质量。方法如：在缩合过程中，自底部注入压缩气体，ClSCCl3也通过管道由底部加入；反应后固液分离，固相中加入异戊烷，通入压缩气体，进行物料混合，静置分层，抽出上层有机相，对剩余物料进行加热处理(78℃,40 min)，以除去ClSCCl3残留，且避免引入其他有机杂质；过滤、水洗、干燥，得到克菌丹。实施例中，HPLC检测克菌丹含量为98.21%，CG检测ClSCCl3含量为0.06%。
CN114573497A[12]公开了将水法制备得到的粗产品中的部分液相排出后，向其中加入二氯乙烷溶剂，通过边混合边加热的方式，使粗产品中ClSCCl3充分地分解后进入水相中，二氯甲烷密度较大，静置分层后，含有克菌丹的粗产品会处于下层的二氯乙烷中，含有大量杂质的水相处于上方，通过抽取分离水相，实现对粗产品中残留的ClSCCl3的分离，同时二氯乙烷还能够溶解CCl4，从而减少克菌丹中ClSCCl3与CCl4含量，提升产品纯度和品质，实际生产过程中，克菌丹的纯度能稳定达到98.50%以上，CCl4的含量低于0.008%，符合欧洲通用标准。
WO2023119286A1[13]公开了使用NH4OH溶液中和克菌丹或其组合物中的气味，以除去克菌丹产品中残留的巯基化合物(ClSCCl3等)，从而提升产品的纯度和品质。主要操作是将克菌丹悬浮在水中，将悬浮液与NH4OH溶液混合处理，然后过滤和干燥。相比较使用NaOH溶液的中和处理，NH4OH溶液处理能够有效除去克菌丹或其组合物中的气味。
2结语
克菌丹目前仍是国内外有着广泛应用的有效杀菌剂品种之一，对于克菌丹的新工艺制备主要是通过四氢邻苯二甲酰亚胺和ClSCCl3为原料进行取代缩合，以提升合成产率、纯度和大规模生产的连续性和稳定性的研究，如何借鉴现有技术中的合成，结合运用现代有机合成，探索开发新的低成本、高产率和高纯度的合成方法，将是有关专家和技术人员未来重要的研究课题。
参考文献：
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[9]郑万宁，曹梅，王海英，等.一种高纯度克菌丹的制备方法：CN113816893A[P].2021-12-21.
[10]李现顺，霍晓凯，等.一种克菌丹或灭菌丹的合成方法：CN114369054A[P].2022-04-19.
[11]王世银，陈志超，谭永清，等.一种无异味克菌丹环保制备工艺：CN114524759A[P].2022-05-24.
[12]王世银，陈志超，谭永清，等.一种高纯度克菌丹制备方法：CN114573497A[P].2022-06-03.
[13]RUBIN OV,WISEMAN.Phthalimide-based fungicide and method of prerparation thereof：WO2023119286A1[P].2023-06-29.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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克菌丹制备工艺的专利技术研究论文
人参与 2024-12-16 10:52:36 分类 : 管理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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