2秒! 一种有机膦类杀菌剂的绿色连续合成！

更新时间：2022-05-19 点击次数：1582

背景介绍

三乙膦酸铝是一种有机磷类高效、广谱、内吸性低毒杀菌剂，可防治由单轴霉属、霜霉属、疫霉属引起各种病害的果树、蔬菜、花卉及经济作物。该药市场需求量较大。

据文献及Patent报道，合成三乙膦酸铝原药的方法是以PCl₃、乙醇为原料，经酯化反应制得亚磷酸二乙酯（简称DEP）。DEP和氨水通过胺化反应生成亚磷酸二乙基铵盐，然后与硫酸铝进行复分解反应得到。目前市场报道产品总收率最高为95%，含量为98%。

传统釜式工艺，具有诸多问题：

【危险】由于酯化反应放热剧烈，易造成局部过热或系统飞温现象，存在反应失控风险；

【杂质】在有水、强酸性及温度高的条件下，随着反应时间的延长，DEP极易分解，副产物多；

【耗时】胺化反应工艺目前多采用滴加过量的氨水或DEP的间歇式生产方式，其造成原料的浪费且反应时间长达9h以上；

【三废】原料的不充分反应造成三废排放量大，给环保处理造成困难，亦不利于绿色清洁化生产。

以康宁反应器为代表的连续流微通道反应器，通过对传质与传热过程进行强化，大幅缩短了反应时间，提高了反应效率。同时显著提高了体系温度和浓度的均一性及可控性，极大缓解了局部过热或反应物浓度过大的问题，降低了副反应的发生，提升反应的本质安全性。

本篇文章将为您介绍研究者重点利用康宁反应器技术在传质和传热方面的优势，开发出的条件温和、反应高效、转化率高、适宜工业化生产的绿色合成3步新工艺。

研究过程

一. 三乙膦酸铝的3步合成工艺

图1.三乙膦酸铝合成路线

图2. 中间体1的合成过程图

【编者语】康宁反应器较釜式反应器具有百倍的传质提升和千倍的传热提升，反应物反应*，并且可以快速将反应生成中间体1移出反应体系，极大降低其分解产生副产物的可能性。

2. 连续流微通道反应器中合成中间体2

图3. 中间体2的合成过程图

【编者语】康宁反应器可以实现对物料的精准控制，结合高效传质和传热特性，反应物可按照最佳反应比例实现高效反应，大大提高反应转化率的同时减少物料的浪费及三废的产生。

3. 三乙膦酸铝产品的合成

向中间体2中滴加浓硫酸调节pH至5.5，加入0.17mol硫酸铝，于80℃保温反应1 h，降温至20℃以下抽滤，滤饼淋洗、干燥后得三乙膦酸铝为117.6g，纯度为98.8%，产品总收率为98.5%，较釜式提高3.5个百分点。

二. 连续流工艺优化

1. 反应停留时间的优化

1.1 中间体1反应停留时间的优化

A、B泵流速比设置为1:2，分别泵入微通道反应器进行反应，反应温度设为20℃，停留时间分别设为2、4、6、8、10 s，研究停留时间对中间体1含量的影响。

图4. 停留时间对中间体1含量的影响

从图4可以看出，在微通道反应器中，PCl₃和无水乙醇的反应速率大幅提高，数秒内即可完成反应。随着反应停留时间的延长，中间体1的含量逐渐降低。优选反应停留时间为2s。

1.2中间体2反应停留时间的优化

C、D泵流速比设置为1:1.06，分别泵入微通道反应器进行反应，反应温度设为50℃，停留时间分别设为2、5、10、15、20 s，研究停留时间对中间体2转化率的影响。

图5. 停留时间对中间体2含量的影响

从图5可以看出，在微通道反应器中，中间体2在10s时转化率即可达到*，合成时间从6～9 h缩短至秒级单位内，从生产效率和能耗角度考虑，中间体2的合成优选反应停留时间为10s。

2. 反应温度的优化

分别采用的1.1和1.2微通道反应系统和优化的反应停留时间，研究了反应温度对中间体1含量和中间体2转化率的影响。

最终中间体1优选反应温度为20℃，中间体2选择反应温度为35℃。

研究结果