2-氟异丁酸甲酯的合成工艺及工业化技术研究

论文摘要

氟原子或含氟基团（如三氟甲基、三氟甲氧基、二氟甲基、二氟甲氧基）代替农药分子芳环上的其他基团能够显著提高农药活性。含氟三嗪基团类除草剂不仅在除草活性上有显著优点,而且对稻谷无毒害作用。2-氟异丁酸甲酯为合成含氟三嗪基团类除草剂的关键中间体,研究开发合成2-氟异丁酸甲酯新工艺,对含氟三嗪基团类除草剂产品的开发具有重要的现实意义。论文在文献阅译和工艺原理分析的基础上,评估了合成2-氟异丁酸甲酯各条工艺路线。研究了以2-羟基异丁酸甲酯为原料,经与氯化亚砜反应得到中间体氯代亚硫酰酯,然后在催化剂存在下再与氟化氢反应得到产品2-氟异丁酸甲酯的合成工艺。重点研究并实验优化了酰酯化反应、氟化反应等工艺过程和合成工艺参数。确定了酰酯化反应的较优合成工艺参数组合为:n（氯化亚砜）:n（2-羟基异丁酸甲酯）为1.7,反应温度为—10～0℃,反应时间为3～5小时;氟化反应的较优合成工艺参数组合为:催化剂吡啶用量为2-羟基异丁酸甲酯的2～3%,n（氟化氢）:n（2-羟基异丁酸甲酯）为10:1（mol）,反应温度为40℃,反应时间为3～5小时。产品总收率达75%。研究了产品的提纯工艺,分析了影响难分离杂质甲基丙烯酸甲酯产生的反应条件因素并确定了合适的工艺条件:酰酯化反应温度小于20℃、氟化反应温度小于50℃、氟化氢和2-羟基异丁酸甲酯摩尔比大于10。新工艺具有原料易得、操作简单、反应条件温和等特点。在小试研究基础上,设计了2-氟异丁酸甲酯中试工艺流程、操作方法、安全环保措施以及应急预案等。通过中试试验验证了小试结果,产品收率达74.2%。为生产工艺流程及操作的进一步设计优化提供了良好的理论依据和可参考的工艺参数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 含氟农药的分类和概述
• 1.2.1 含氟农药的分类
• 1.2.2 含氟除草剂概述
• 1.2.3 含氟三嗪类除草剂
• 1.2.4 2-氟异丁酸甲酯简介
• 1.3 课题研究意义
• 第二章 文献综述
• 2.1 2-氟异丁酸甲酯研究进展
• 2.1.1 2-溴异丁酸甲酯和氟化银为原料法
• 2.1.2 2-溴异丁酸甲酯和氟化钾为原料法
• 2.1.3 异丁酸甲酯与三甲基氯硅烷为原料法
• 2.1.4 2-羟基异丁酸甲酯和氟磺酸为原料法
• 2.1.5 甲基丙烯酸甲酯与氢氟酸为原料法
• 2.1.6 2-羟基异丁酸甲酯、氯化亚砜、氟化氢为原料法
• 2.2 合成路线的选择
• 2.2.1 酰酯化试剂的选择
• 2.2.2 氟化试剂的选择
• 2.3 论文选题与研究工作
• 第三章 小试实验部分
• 3.1 主要原料及试剂
• 3.1.1 原料及试剂的规格、厂家
• 3.1.2 原料及试剂的性质*
• 3.2 主要实验仪器及设备
• 3.3 实验操作
• 3.3.1 酰酯化反应
• 3.3.2 氟化反应
• 3.3.3 去除杂质及精馏提纯
• 第四章 实验结果与讨论
• 4.1 酰酯化反应
• 4.1.1 反应机理
• 4.1.2 反应影响因素
• 4.2 氟化反应
• 4.2.1 反应机理
• 4.2.2 反应影响因素
• 4.3 反应条件不同对杂质形成的影响
• 4.3.1 杂质形成原因
• 4.3.2 影响杂质产生的因素
• 4.4 化学法去除杂质甲基丙烯酸甲酯
• 4.4.1 反应原理
• 4.4.2 除杂质实验
• 4.5 产品提纯
• 4.6 稳定性实验
• 4.6.1 稳定性实验条件
• 4.6.2 稳定性试验操作
• 4.6.3 稳定性试验结果
• 4.7 本章小结
• 第五章 2-氟异丁酸甲酯工业化流程设计及中试
• 5.1 引言
• 5.2 工艺流程
• 5.2.1 酰酯化反应
• 5.2.2 氟化反应
• 5.2.3 除杂质及精馏
• 5.3 主要设备
• 5.4 操作规程
• 5.4.1 酰酯化反应工序
• 5.4.2 氟化反应工序
• 5.4.3 除杂质及精馏工序
• 5.5 中试情况及数据
• 5.5.1 中试情况概述
• 5.5.2 中试试验数据
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的论文、项目及获奖等