一种丙环唑4-H异构体回用工艺的制作方法

本发明涉及农药生产化工领域，尤其涉及一种丙环唑4-h异构体回用工艺。

背景技术：

1、丙环唑是一种应用广泛的三唑类杀菌剂，其化学结构中含有一个二氧戊环，这使其分子中存在手性中心。在主流工业化生产中，通常以丙基溴缩酮和三氮唑为原料，在碱性条件下通过亲核取代反应缩合制备丙环唑。然而，由于该亲核取代反应过程中的立体化学因素，三氮唑负离子可能从不同方向进攻底物，导致产物中除目标构型的丙环唑外，还不可避免地生成相当比例的非对映异构体，通常称为4-h异构体。该异构体的生物活性远低于丙环唑，且二者物理性质极为相似，沸点十分接近，是丙环唑工业生产中公认的分离难题。

2、针对反应生成的4-h异构体，目前行业内常见的处理策略主要有两种。其一，是在精馏提纯丙环唑的过程中，将富含4-h异构体的馏分和精馏釜残作为废液或废渣直接排出。这种方式虽然操作简便，但会导致相当一部分有效成分随异构体流失，使丙环唑的综合收率偏低，不仅造成了昂贵的原料丙基溴缩酮的巨大浪费，还产生了大量需要专门处理的危险废弃物，显著增加了生产成本和环保负担。其二，是尝试采用高精度、高回流比的精密精馏手段来分离丙环唑和其4-h异构体。然而，由于二者沸点差极为微小，要实现有效分离需要极高的理论塔板数和长时间的操作，能耗巨大且分离效率低下，往往只能回收少量纯度不高的丙环唑，经济效益不佳，难以在工业规模上推广。此外，在高温精馏过程中，反应液中的组分还易发生热聚合、热分解等副反应，形成粘稠的高聚物，这些高聚物会物理包裹部分丙环唑和4-h异构体沉聚于釜底，进一步加剧了有效成分的损失。

技术实现思路

1、为了解决前述技术问题，本发明通过精馏富集异构体、缓冲水解释放包裹体、催化开环化学转化、回收高纯原料的闭环循环工艺，解决了丙环唑生产中4-h异构体因物理分离困难而被废弃所导致的收率低、原料浪费大和危废排放多的技术问题，具体是通过以下技术方案实现的。

2、该丙环唑4-h异构体回用工艺包括以下步骤：

3、步骤1

4、将氢氧化钾、三氮唑投入缩合釜，加入n,n-二甲基甲酰胺和丙基溴缩酮，在搅拌和真空条件下升温反应，反应过程中蒸出水和n,n-二甲基甲酰胺并冷凝回收，反应结束后减压蒸馏脱除n,n-二甲基甲酰胺，向釜内加入甲苯和去离子水，搅拌后静置分层，取上层有机相减压脱除甲苯，得到丙环唑粗品；

5、步骤2

6、将步骤1得到的丙环唑粗品加入精馏釜，采用分段变压与梯度升温方式依次蒸出甲苯、未反应的丙基溴缩酮、丙环唑，以及丙环唑与4-h异构体的混合物，并收集精馏釜底的残渣备用；

7、步骤3

8、将步骤2中的残渣投入溶解釜，添加甲苯，升温搅拌使残渣充分分散、溶胀形成甲苯料液，随后将料液冷却，在持续搅拌下向釜内滴加乙酸-乙酸钠缓冲溶液，滴加完成后缓慢升温并保温搅拌反应，反应结束后静置分层，取上层有机相备用；

9、步骤4

10、将步骤2蒸出的丙环唑与4-h异构体的混合物和步骤3中得到的有机相混合，添加甲苯搅拌均匀形成甲苯混合液，依次用碳酸氢钠溶液和去离子水洗涤后，加入无水硫酸钠进行干燥脱水，再通过过滤器滤除干燥剂，得到纯化混合液；

11、步骤5

12、将步骤4得到的纯化混合液投入反应釜中，加入路易斯酸催化剂，开启搅拌，在氮气保护下降温，滴加溴代试剂，滴加过程中控制釜内温度不超过15℃，滴加完成后升温至25～50℃保温反应4～8小时，反应完成后降温，在搅拌状态下缓慢滴加碳酸氢钠水溶液，控制釜内温度不超过25℃，滴加完成后停止搅拌，将混合液转移至分液釜，静置分层，排出下层水相，保留上层有机相；

13、步骤6

14、将步骤5保留的有机相用去离子水洗涤后，转移至蒸馏釜中，依次经减压脱溶、减压蒸馏，得到丙基溴缩酮。

15、优选的，步骤2中所述的分段变压与梯度升温方式具体采用四级梯度升温；

16、第一级梯度：常压状态，釜温100～130℃，塔顶温度90～110℃，蒸馏时间为1.0～1.5小时，将丙环唑粗品中的甲苯蒸出；

17、第二级梯度：绝对压力值0.025～0.04mpa，釜温150～170℃，塔顶温度130～150℃，蒸馏时间为1.5～2.0小时，将丙环唑粗品中的丙基溴缩酮蒸出；

18、第三级梯度：绝对压力值≤0.01mpa，釜温220～240℃，塔顶温度190～210℃，蒸馏时间为4～6小时，蒸出物为丙环唑；

19、第四级梯度：绝对压力值≤0.01mpa，釜温240～255℃，塔顶温度220～235℃，蒸馏时间为2～3小时，蒸出物为丙环唑与4-h异构体的混合物。

20、优选的，步骤3中投入的残渣和甲苯的质量比为1：1.8～2.2；

21、所述乙酸-乙酸钠缓冲溶液的ph值为4.2～4.8，醋酸盐浓度为1.8～2.3mol/l，乙酸-乙酸钠缓冲溶液与投入的残渣质量比为0.2～0.3：1；

22、滴加过程中保持釜内温度不超过35℃，滴加完成后缓慢升温至30～40℃，保温搅拌反应2～4小时。

23、优选的，步骤3中将料液冷却至25～35℃，向釜内滴加乙酸-乙酸钠缓冲溶液的滴加时间控制在0.5～1小时，步骤3中添加甲苯后升温至45～55℃，搅拌1.0～1.5小时。

24、优选的，步骤4中添加的甲苯质量为步骤2蒸出的丙环唑与4-h异构体混合物质量的40%～65%；

25、碱洗过程中采用5wt%碳酸氢钠溶液，碳酸氢钠溶液与甲苯混合液的质量比为0.1～0.3：1；

26、水洗过程中每次水洗使用的去离子水与甲苯混合液的质量比为0.2～0.5：1；

27、无水硫酸钠的用量为甲苯混合液质量的5%～8%，干燥脱水过程中检测水分≤500ppm。

28、优选的，步骤5中所述路易斯酸催化剂为三氟甲磺酸铋，其用量为纯化混合液质量的1%～3%；

29、所述溴代试剂为三甲基溴硅烷，其添加量为纯化混合液质量的45%～55%；

30、碳酸氢钠溶液的质量浓度为8%，滴加的碳酸氢钠溶液与纯化混合液的质量比为0.3～0.5：1。

31、优选的，步骤5中将体系降温至0～10℃，滴加溴代试剂的时间为1.5～2.5小时；

32、反应完成后将反应釜降温至0～10℃，滴加碳酸氢钠水溶液的时间为0.8～1.2小时。

33、优选的，步骤1中投入的氢氧化钾、三氮唑、丙基溴缩酮和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为22～31：32～38：100：110～130；

34、减压蒸馏脱除n,n-二甲基甲酰胺时蒸馏温度为70～85℃，绝对压力值≤0.01mpa；减压脱除甲苯时蒸馏温度为45～60℃，绝对压力值≤0.02mpa。

35、优选的，步骤6中有机相洗涤过程中去离子水与有机相的质量比为0.3～0.5：1，在40～50℃下搅拌20～30分钟，静置分层后排出下层水相；

36、所述减压脱溶过程中绝对压力值≤0.015mpa，釜内温度70～80℃，塔顶温度50～60℃，脱溶时间为1.5～2.5小时；

37、所述减压蒸馏过程中绝对压力值≤0.005mpa，釜温155～165℃，塔顶温度140～155℃，蒸馏时间3～5小时。

38、采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

39、1.通过合成-分离-异构体富集-水解释放-化学转化-回收套用的全链条闭环工艺，从根源上解决了丙环唑生产中因手性副产物4-h异构体生成导致的收率损失问题。该工艺不再将其作为废物处理，而是将异构体及其在精馏过程中形成的包裹高聚物，通过温和的化学方法精准解构，全部定向转化为合成起点原料丙基溴缩酮并重新投入反应，实现了从原料到产品的原子经济性最大化，显著提高了丙环唑的总收率。

40、2.摒弃了传统的直接废弃方式，采用温和的弱酸性缓冲溶液体系，选择性地催化水解釜残高聚物中的缩酮键和醚键，使交联网络解体，从而将被物理包裹、无法通过常规物理方法回收的丙环唑和4-h异构体充分释放并回收。这一过程不仅将固废转化为可再利用资源，提高了有效成分的回收率，而且缓冲体系的温和性质有效保护了三氮唑环和缩酮结构的完整性，避免了强酸等造成的不可逆破坏和副反应，兼具高效性与高选择性。

41、3.采用路易斯酸催化的选择性开环及溴代反应，将化学结构稳定的无效异构体逆向解构，高效转化为生产丙环唑的原始化工原料丙基溴缩酮，这一化学转化路径绕开了物理分离的固有难点，转化彻底，回收的丙基溴缩酮纯度可达99%以上，可直接用于前端的缩合反应，实现了物料的高品质闭环循环。

42、4.通过将4-h异构体富集、釜残水解释放和化学转化三股物流有机整合，构建了一个无4-h异构体外排的清洁生产工艺，整个流程不仅最大程度地减少了有效成分的损失，极大降低了原料消耗，还从源头上实现了危险固体废弃物的减量甚至零排放，省去了高昂的危废处理成本，该工艺将传统的环保负担转变为可观的经济效益增长点，使丙环唑生产更加绿色、低碳和可持续，在提升产品市场竞争力的同时，满足了日益严苛的环保法规要求，具有突出的经济与环保双重效益。