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環(huán)嗪酮是1974年由美國杜邦公司研制開發(fā)的一種內(nèi)吸選擇性、芽后觸殺性三嗪酮類除草劑，其作用機(jī)制是抑制被防除植物的光合作用，阻止其根和葉向吸收，從而達(dá)到防除效果。該產(chǎn)品在土壤中會(huì)被微生物降解，對(duì)環(huán)境友好，是目前國際上最優(yōu)良的林用除草劑品種之一。
該產(chǎn)品是由江蘇藍(lán)豐生物化工股份有限公司與江蘇農(nóng)藥研究所共同承擔(dān)的國家“八五” 科技攻關(guān)項(xiàng)目（合同號(hào)為85-504-02-14），1994年成功開發(fā)，1996年環(huán)嗪酮原藥、20%和25%水劑同時(shí)被國家經(jīng)貿(mào)委認(rèn)定為“國家級(jí)新產(chǎn)品”，并列入國家級(jí)火炬項(xiàng)目計(jì)劃（編號(hào)：96B101D6900041），1998年建成了年產(chǎn)500噸生產(chǎn)裝置，2005年建成了年產(chǎn)1000噸環(huán)嗪酮原藥及配套年產(chǎn)2000噸異氰酸環(huán)己酯裝置，2008年搬遷至新沂市化工集聚區(qū)蘇化片區(qū)。目前該產(chǎn)品生產(chǎn)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品大量銷往國內(nèi)外市場。
環(huán)嗪酮又名林草凈、威爾柏，英文名稱hexazinone（Velper、DPX-3674），化學(xué)名稱：3-環(huán)己烷-6-(二甲氨基)-1-甲基-1，3，5-三嗪-2，4-(1H，3H)-二酮。
純品為白色晶體，相對(duì)分子量252.3，相對(duì)密度1.25，熔點(diǎn)113.5℃，蒸餾時(shí)分解。25℃時(shí)蒸汽壓3×10-8Pa，86℃時(shí)蒸汽壓8.5×10-6Pa。25℃時(shí)溶解度：水29.8g/kg，三氯甲烷3880g/kg，甲醇2650g/kg，苯940g/kg，二甲基甲酰胺836g/kg，丙酮792g/kg，甲苯386g/kg，己烷3g/kg。在PH5～9的水溶液中，溫度在37℃以下時(shí)都穩(wěn)定。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿下分解，對(duì)光穩(wěn)定。
原藥大鼠急性經(jīng)口LD501690mg/kg，豚鼠經(jīng)口860mg/kg。兔經(jīng)皮LD50＞5278mg/kg，大鼠吸入LC50(1h)7.48mg/L。在試驗(yàn)劑量內(nèi)對(duì)動(dòng)物無致畸、致突變、致癌作用。魚毒LC50(48h，mg/L)：虹鱒魚388，藍(lán)鰓翻車魚370～420。草蝦LC50(48h)94mg/L。蜜蜂經(jīng)口LD50＞60μg/只。對(duì)鳥類低毒，經(jīng)口
LD502258mg/kg。野鴨和山齒鶉飼喂LD50(8d)＞10000mg/kg飼料。
環(huán)嗪酮為高效、低毒、廣譜性除草劑，主要用于森林除草，幼林撫育，機(jī)場、鐵路、工業(yè)區(qū)等地清障除草，用于農(nóng)作物如香蕉、甘蔗田間除草，使用劑量為6～12kg(a.i.)/hm2。用于常綠針林，如紅松、云杉、馬尾松等幼林撫育、造林前除草滅灌、維護(hù)森林防火線及林地改造等。可防除蘆葦、窄葉山蒿、小葉樟、厥等，能防除山楊、水曲柳、橡木、樺、核桃楸等木本植物。
2.1 開發(fā)背景
目前環(huán)嗪酮國內(nèi)外合成方法主要參照美國專利US4178448、US4150225，其合成三嗪環(huán)都使用強(qiáng)堿做為環(huán)合催化劑，這樣環(huán)合生成的醇與環(huán)嗪酮的二甲胺基發(fā)生交換，生成環(huán)合副反應(yīng)產(chǎn)物，影響收率。這兩篇專利中指出：通過兩種途徑抑制該副反應(yīng)：一種是通入等當(dāng)量以上的二甲胺抑制二甲胺基團(tuán)脫落；另一種是把反應(yīng)生成的醇及時(shí)移除，防止副反應(yīng)發(fā)生。這兩種方案都有弊病：第一種方案中通入的氣體二甲胺要加水去除，而產(chǎn)生的廢水量增加，并且二甲胺的使用存在安全隱患，另外，該方案并不能完全抑制副反應(yīng)（尚有10%左右的副反應(yīng)發(fā)生）；第二種方案需要連續(xù)精餾裝置且反應(yīng)設(shè)備要求耐壓，不便于操作。
公司研制了環(huán)嗪酮環(huán)合新工藝，即胍和環(huán)己胺生成中間體胍基脲和醇，精餾去掉反應(yīng)生成的醇；中間體胍基脲稀液中加入溶劑甲苯和縛酸劑碳酸鈉，通入與胍等量的光氣反應(yīng)關(guān)環(huán)，生成環(huán)嗪酮，該方法避免了環(huán)合副反應(yīng)產(chǎn)物的生成和使用較為復(fù)雜的設(shè)備，有效地提高了產(chǎn)品收率。
2.2 實(shí)施路線
第一步：胍和環(huán)己胺反應(yīng)，胍上的酯基被胺解，生成中間體胍基脲。在反應(yīng)容器中加入溶劑，再加入摩爾比為1:1～1.05的胍和環(huán)己胺，攪拌，在55～110℃下反應(yīng)1.5～4h，胍上的酯基被胺解，生成中間體胍基脲和醇，精餾去掉反應(yīng)生成的醇，得中間體胍基脲稀液。
反應(yīng)式如下：
該步胺解反應(yīng)若把生成的醇（4）從反應(yīng)體系中及時(shí)移除，反應(yīng)收率可達(dá)99%。
第二步：在第一步得到的中間體胍基脲稀液中加入溶劑，再加入縛酸劑，攪拌并使溫度降至-20～5℃，通入與胍同物質(zhì)的量的光氣，在-20～5℃保溫反應(yīng)0.5～5h，后升溫至55～110℃，加入縛酸劑，反應(yīng)1～4h，中間體胍基脲關(guān)環(huán)，生成環(huán)嗪酮。
反應(yīng)式如下：
第二步反應(yīng)分為兩個(gè)階段，反應(yīng)式如下：
第二步反應(yīng)收率可達(dá)97-98%，兩步反應(yīng)總收率可達(dá)96%以上。
第三步：將第二步反應(yīng)得到的混合物降溫到室溫，抽濾洗滌，母液用水洗滌，減壓脫溶，加石油醚結(jié)晶，過濾，烘干，得環(huán)嗪酮晶體。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)合成路線方法簡單，不會(huì)發(fā)生環(huán)合副反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求也不高，是一種新型高收率的環(huán)嗪酮制備方法。
隨著我國對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，退耕還林、植樹造林工作大力開展，增加了對(duì)林用除草劑的需求。環(huán)嗪酮在香蕉、甘蔗田間除草方面具有良好效果，本公司自環(huán)嗪酮合成技術(shù)成功開發(fā)后，打破了美國杜邦公司在這一市場的壟斷地位，生產(chǎn)的環(huán)嗪酮成本低、質(zhì)量好，在國際市場上有著很強(qiáng)的競爭力。
多年來，國家林業(yè)化學(xué)除草技術(shù)推廣委員會(huì)也一直致力于環(huán)嗪酮應(yīng)用技術(shù)的推廣和使用，為該產(chǎn)品市場拓展和除草譜的擴(kuò)大起到積極的促進(jìn)作用。到目前為止，公司環(huán)嗪酮產(chǎn)品已在以色列、美國、巴西、阿根廷、新西蘭、菲律賓等國家辦理登記注冊(cè)，在國內(nèi)辦理了甘蔗、橡膠兩種經(jīng)濟(jì)作物的應(yīng)用登記，隨著國家生態(tài)林保護(hù)、商品林的大規(guī)模建設(shè)，其市場需求量還將有較大的發(fā)展。