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917-61-3 / 氰酸鈉作為除草劑的應用及其制備方法

背景及概述[1][2]

氰酸鈉從乙醇中析出時為無色或白色針狀結晶。其可視為氰酸(HOCN)中的氫被鈉取代,而氰酸可視為在氫氰酸中加入氧,所以本品對人畜及魚類均有毒,大鼠經口LD501200 mg/kg。氰酸鈉被廣泛地用于冶金、金屬加工、農化、醫藥化工等行業,可作為合成選礦劑、除草劑、金屬熱處理劑的中間體。國外在上世紀50年代實現生產工業化,并在上述領域得到廣泛應用。目前國內氰酸鈉的生產方法主要以碳酸鈉和尿素為原料,在高溫下合成氰酸鈉,該反應可直接在固相中進行,也可在溶劑存在下進行反應。

應用[1-3]

氰酸鈉可用作農藥原料,生產旱地除草劑、殺蟲劑,除有藥效外,由于氰酸鈉遇水分解生成尿素或氨,兼有肥效,還用作金屬熱處理時的滲碳氮劑及氮化處理劑,經用本品處理后的金屬表面的韌性、耐磨性 和耐腐蝕性增加,疲勞壽命明顯增加,尤其是對銅來說,可提高80%;本品與丙基氯反應,可以生成環狀物“三聚異氰脲酸烯丙酯”,用作樹脂改質劑和交聯劑;醫藥、獸藥、染料的原料;表面活性劑、發泡劑的原料及有機合成原料等。

其應用舉例如下:氰酸鈉法合成磺酰脲類除草劑芐嘧磺隆。1984年由美國杜邦公司開發的一種廣譜、高效、低毒的稻田磺酰脲類除草劑,具有超高效活性,可防除稻田中絕大多數闊葉雜草和某些莎草,而且對水稻十分安全。

目前,其合成方法一般采用異氰酸酯等路線,所用原料為劇毒的光氣。有研究用氰酸鈉法合成磺酰脲類除草劑芐嘧磺隆。該方法不使用劇毒光氣,減少了污染,簡化了工藝路線,是一個綠色環保的磺酰脲類除草劑的合成方法。

具體步驟如下:在250 mL四口燒瓶中,加入0.1 mol 2一氨基一4,6一二甲氧基嘧啶,0.12 mol氰酸鈉,100 mL干燥乙腈溶劑,0.1 mol干燥吡啶。攪拌下滴加溶解有0.I mol鄰甲酸甲酯芐基磺酰氯的乙腈溶液5OmL,40℃攪拌反應3.0 h。過濾,用少量乙腈洗去未反應的嘧啶胺和磺酰氯,用少量水洗去未反應的氰酸鈉,再用甲醇洗,干燥,得到白色粉末狀產品,計算收率。對產物進行分析鑒定。結果表明:鄰甲氧羰基芐基磺酰氯、2一氨基一4,6一二甲氧基嘧啶、吡啶和氰酸鈉摩爾比為1:1:1:1.2,乙腈為溶劑,在4O℃下攪拌反應3 h,產品收率67.8%,純度97.0% (HPLC)。該方法避免了劇毒光氣,簡化了工藝路線,是一個對環境友好的磺酰脲除草劑的合成方法。

氰酸鈉作為除草劑的應用及其制備方法

制備 [2-4]

方法1:以尿素和碳酸鈉為原料,直接混 合、加熱至熔融,可得粗制。然后重結晶,可除去碳酸鈉。

氰酸鈉作為除草劑的應用及其制備方法

方法2:一種利用工業鹽或工業副產鹽生產氰酸鈉的方法,包括制堿和氰酸鈉合成兩個主要工序,從氯化鈉出發經過溶鹽、氨化-預碳酸化、碳酸化、重堿煅燒和氰酸鈉合成工序制備氰酸鈉;其中:溶鹽:在溫度為10-30℃下將氯化鈉溶入氨水溶液中,析出氯化銨;氨化-預碳酸化:在反應溫度為20-55℃、反應壓力為0-0.4MPa的條件下,在溶鹽溶液中,加入含NH3和CO2的混合氣作為原料氣,生成碳酸氫鈉;碳酸化:在反應溫度為20-60℃、反應壓力為0-0.4MPa的條件下,加入含CO2的氣體作為原料氣,析出碳酸氫鈉;重堿煅燒:碳酸氫鈉沉淀后過濾,在溫度為160-250℃下煅燒0.5-3h,生成碳酸鈉 和CO2氣體,氣體通入碳酸化工序,作為其原料氣循環使用;氰酸鈉合成:將尿素和碳酸鈉按照摩爾比尿素:碳酸鈉=1.8-2.4,在反應溫度為 120-240℃下反應,生成氰酸鈉、水、NH3和CO2,NH3和CO2混合氣體通入氨化-預碳酸化工序, 作為其原料氣體循環使用。主要反應如下:

氰酸鈉作為除草劑的應用及其制備方法

方法3:在500 mL三頸瓶上安裝溫度計、分水器,并在分水器上安裝球形冷凝管。依次加入131 g N,N.二甲基甲酰胺(DMF)、26 g甲苯、10.6g碳酸鈉和15.6 g尿素,在球形冷凝管內通入冷水。并在其上連一氨氣吸收裝置,磁力攪拌,油浴加熱,將混合物緩慢升溫至140℃,保溫反應13 h。反應結束后,冷卻至室溫,過濾分離出反應生成的氰酸鈉,用甲醇洗凈,于120 ℃烘箱中烘干至恒重,得到白色結晶的氰酸鈉產品,收率(按碳酸鈉計)為99.2%,純度為98.7%。

氰酸鈉純度的檢測方法如下:準確稱取經研磨后的樣品0.150 g于250 mL三角燒瓶中。加少量水待樣品完全溶解。加酚酞指示劑一滴,溶液呈紅色,用膠頭滴管滴加1:4的硝酸溶液直至紅色消褪.然后用移液管準確移入25 mL0.1 mol/L硝酸銀溶液,生成白色氰酸銀沉淀.過濾.在濾液中加入5 mL的1:4硝酸溶液。然后以銀電極作指示電極,以雙液接飽和甘汞電極作參比電極,采用電位滴定法,用氯化鈉標準溶液進行滴定,用45。切線等分法確定滴定終點。同時做一空白實驗,根據到達滴定終點時樣品和空白所消耗的氯化鈉標準溶液的體積差來計算氰酸鈉的純度。

主要參考資料

[1] 實用精細化工辭典

[2] CN201810046731.8一種利用工業鹽或工業副產鹽生產氰酸鈉的方法

[3] 王巖, 張偉. 氰酸鈉法合成磺酰脲類除草劑芐嘧磺隆[J]. 化學世界, 2008, 49(11): 685-687.

[4] 氰酸鈉合成工藝的優化

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