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1、学 号： 201106010337专业课程设计题 目烯酰吗啉的生产工艺设计学 院化学化工学院专 业化学工程与工艺班 级化工1103姓 名陈宇指导教师杨辉琼、阳海、刘华杰2014年7月4日专业课程设计任务书一、设计时间2014年6月23日-2014年7月4日（第18和19周）二、设计题目烯酰吗啉的生产工艺设计三、设计的目标化合物本次设计的目标化合物为烯酰吗啉，其结构式如下：四、设计任务1、根据所给目标化合物设计一条合理的合成路线，并给出文献支持。2、设计相应的工艺流程（要求有方框流程图），并对工艺流程操作进行简述。五、设计要求每个学生要全面认真地完成课程设计所规定的设计任务，查阅有关文献、设计规
2、范、手册等资料，独立按时完成任务；要正确综合运用所学的基础理论，来分析和解决课程设计中的问题；要正确掌握课程设计的设计方法和计算方法，设计方案要正确，步骤要清楚、简练；设计说明书要求逻辑清晰、层次分明、书写整洁，图纸表达内容完整、清楚、规范。六、课程设计进度安排序号设计内容所用时间1查阅文献资料2天2设计合成路线，给出文献支持2天3设计相应的工艺流程（方框流程图），并对工艺流程操作进行简述4天4编写设计报告书2天合 计10天七、课程设计考核方法及成绩评定本课程设计采用优秀、良好、中等、及格、不及格5级记分制。评分的主要依据为：说明书和图纸的质量，独立完成设计的工作能力。目录第1章 目标化合物的
3、概述1 1.1 产品名称、化学结构及理化性质1 1.1.1 产品名称1 1.1.2 化学结构1 1.1.3 理化性质1 1.1.4 应用方式2第2章 目标化合物已有合成线路简介3第3章 目标化合物已有合成线路优劣分析6第4章 目标化合物新合成线路设计7第5章 最优合成路线的工艺流程设计及操作简述8 5.1 工艺流程设计8 5.2 工艺流程操作简述8 5.2.1 乙酰吗啉的制备:8 5.2.1.1 合成反应9 5.2.1.2 反应液处理和废水处理9 5.2.2 乙酰吗啉精馏工艺流程叙述（精馏工艺流程图见附图）9 5.2.3 烯酰吗啉的制备10 5.2.4 工艺流程图（见附件）11 5.2.4.1
4、 乙酰吗啉精馏工艺PID流程图11 5.2.4.2 烯酰吗啉生产工艺PID流程图11第6章 总结12参考文献14第1章 目标化合物的概述1.1 产品名称、化学结构及理化性质1.1.1 产品名称中文通用名：烯酰吗啉其它中文名：烯酰吗啉、霜安、安克、专克、雄克、安玛、绿捷、破菌、瓜隆、上品、灵品、世耘、良霜、霜爽、霜电、雪疫、斗疫、拔萃、巨网、优润、洽益发、异瓜香。英文通用名：dimethomorph分子式：分子量：387.9化学名称：(E,Z)-4-3-(4-氯苯基)3-(3,4-二甲氧基苯基)丙烯酰吗啉1.1.2 化学结构(E,Z)-4-3-(4-氯苯基)3-(3,4-二甲氧基苯基)丙烯酰吗啉
5、(E,Z)-4-3-(4-chlorophenyl)-3-(3,4-dimethoxyphenyl)acryloylmorpholine1.1.3 理化性质 本品为米色晶体，熔点127148 ，(Z)一异构体169.2170.2 ,(E)一异构体135.7137.5 ，蒸气压24 KPa(20 )。溶解性(2023 ):水50 mg/L，丙酮15 g(Z)/L，88 g(E)/L，环己酮27 g(Z)/L，二氛甲烷315 g(Z)/L，二甲基甲酞胺40 g(Z)/L、272 g(E)/L，己烷0.04 g(E)/L，甲醇、甲苯7 g(Z)/L。稳定性:在暗处稳定5d以上，在日光（仅(Z)有杀菌
6、能力）(E)-异构体和(Z)-异构体互变;水解很缓慢。烯酰吗啉属低毒杀菌剂，大鼠急性经口3900 mg/kg，经皮 2000 mg/kg 大鼠急性吸人4.24 mg/L，对兔皮肤无刺激，对眼有轻微刺激，在试验条件下无三致作用。对鱼类中毒，在正常使用下对蜜蜂低毒，对鸟类低毒，在紫外光条件下无效体E式可转化为有效体Z式。该药在作物中分解较快，在环境中无积蓄作用，对天敌低毒。1.1.4 应用方式烯酰吗啉是一种肉桂酸衍生物，对藻状菌的霜霉和疫霉属真菌有独特的作用方式，与其他吗琳类杀菌剂相比作用机理不同，主要是引起袍子囊壁的分解，从而使菌体死亡。除游动饱子形成及抱子游动期外，对卵菌生活史的各个阶段均有作
7、用，尤其在饱子囊梗及卵抱子的形成阶段更敏感，在极低的浓度下(0.25 mg/L)即被抑制。若在孢子形成之前用药，即可以完全抑制孢子产生。该药的内吸性较强，根部施药，可通过根部进入植株的各个部位。叶面喷洒，药亦可进人叶片内部。它与苯酰胺类杀菌类等无交互抗性。现已广范应用于龙眼、荔枝、黄瓜、葡萄等果蔬作物防治霜霉病和疫霉病川。 第2章 目标化合物已有合成线路简介路线一：取代二苯酮与N乙酰基吗啉的缩合，室温下在KOH水溶液中直接缩合得到DMM和中间体2。后者经脱水亦得DMM18。以上反应方程式如下：图-1 合成路线一路线二：利用路线一的中间体1、N-乙酰基吗啉的缩合，最后在特戊醇钠的催化下，与甲苯反
8、应得到目的产物烯酰吗啉（DMM18）。 图-2 合成路线二路线三：取代二苯酮与氯乙酰吗啉的缩合，得到中间体2（同路线一的中间体2），最后在硫酸的催化下脱水得到目的产物烯酰吗啉18。 图-3 合成路线三路线四：碘代苯与氯肉桂酰吗啉在醋酸钯和三乙胺的催化下缩合，生成目的产物DMM18。 其合成路线如下： 图-4 合成路线四路线五：相转移催化合成烯酰吗琳的方法，系采用下述三步方法；邻苯二酚与硫酸二甲酯反应，在氢氧化钠存在下制得邻苯二甲醚；邻苯二甲醚和在三氯化铝存在下，与对氯苯甲酰氯进行弗一克反应，制得3, 4-二甲氧基-4一氯二苯酮；3, 4-二甲氧基-4-氯二苯酮和乙酰吗啉在氨基钠存在下，反应得到
9、产物。其合成路线大致如下：1. 在80 一回流温度下，邻苯二酚、氢氧化钠水溶液和硫酸二甲酯反应0.55 h制得邻苯二甲醚，反应式如下： 图-5 路线五步骤一所述的邻苯二酚、硫酸二甲酯和氢氧化钠的摩尔比为1:13:13；所述的氢氧化钠和水的重量比为l:12。反应后蒸馏获得的邻苯二甲醚含量99%，收率93%。2. 在-5 -50 ，有机溶剂中和三氯化铝存在下，邻苯二甲醚和对氯苯甲酰氯进行弗一克反应15 h得3,4-二甲氧基-4-氯二苯酮(简称:E苯酮)，该反应式如下: 图-6 合成路线五步骤二反应结束后，采用冰水水解。所述的邻苯二甲醚、对氯苯甲酰氯和三氯化铝的摩尔比为1:11.5:130。 该反应
10、最好在无水条件下进行。反应以后通过后处理纯化，水洗、脱溶剂、甲苯重结晶可以获得产品含量98%，收率93%。3. 采用两相反应体系，在有机溶剂、水溶液和相转移催化剂存在下，上述E-苯酮、乙酰吗琳和氢氧化钠在80 回流温度下反应110 h得烯酰吗啉5，反应以后通过后处理纯化，水洗、脱溶剂、甲苯重结晶，含量95%，收率80%。反应式如下： 图-7 路线五步骤三 所述的相转移催化剂可以是冠醚、环糊精、聚乙二醇类化合物或季铵盐、季磷盐类化合物。所述的冠醚可以是18-冠醚-6，15-冠醚-5等，所述的季铵盐可以是四丁基溴化铵、三甲基苄基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵或三乙基苄基氯化铵，或者
11、将它们固载到聚合物载体上化合物。所述的聚乙二醇类化合物可以是PEG-400, PEG-600, PEG-2000, PEG单醚、PEG双醚以及PEG单醚单酯等。路线五所述的E-苯酮、乙酰吗啉、氨基钠和相转移催化剂的摩尔比分别是1:14:15:0.0120；上述的有机溶剂可以是苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、乙醚、四氢呋喃、苯、乙睛、氯苯、二氯苯、或石油醚等。路线六：在碱催业剂作用下，二苯甲酮与N-乙酰吗啉在回流温度条件下进行酰基化，合成烯酰吗啉14。合成路线如下图： 图-8 烯酰吗啉合成路线六第3章 目标化合物已有合成线路优劣分析路线一：该法原料易得、反应条件温和、反
12、应时间短,但收率较低。路线二：该法醇钠试剂昂贵、反应时间长,但工艺简单、收率高。路线三：该法反应条件温和、反应时间适中、收率较高,但氯乙酰吗啉较N-乙酰吗啉价格昂贵,且反应需要新活化的30目的锌。路线四：该法原料及溶剂价格昂贵,反应时间较长,收率不太高。路线五：以邻苯二酚为起始原料，经三步反应合成烯酰吗啉，总收率达到79.4%，产品纯度97%，合成路线简洁、可靠，反应比较容易控制，所得产品收率和含量均较高；同时具有操作简单，收率高，产品质量好，三废量少等优点，适合于工业化生产。路线六：以二苯甲酮和N-乙酰吗啉为原料合成烯酰吗啉，采用无机碱氢氧化钠为催化剂，具有性质稳定、价廉易得，工艺简单，产品
13、质量稳定等优点，易于工业化生产。第4章 目标化合物新合成线路设计新路线：乙酸酐与1，4-氧氮杂环已烷(吗啉)合成乙酰吗啉；乙酰吗啉与3, 4-二甲氧基-4-氯-二苯酮(简称E-苯酮)在氨基钠存在下合成烯酰吗啉4。以上反应方程式如下： 图-9 烯酰吗啉新合成路线图第5章 最优合成路线的工艺流程设计及操作简述5.1 工艺流程设计本设计的生产工艺的操作方式采用的是连续操作， 整个工艺总体上分为六个工段，包括酰基化、羰基加成、消除脱水三个单元反应，和离心分离、压滤、蒸馏、水洗、干燥、结晶、溶剂回收、废水处理、尾气处理等一系列单元过程。以方框和圆框分别表示单元过程及单元反应，以箭头表示物料和载能介质流向，该设计的生产工艺流程方框图如下所示： 图-10 烯酰吗啉生产工艺方框图5.2 工艺流程操作简述5.2.1 乙酰吗啉的制备: 将经计量的二甲苯和乙酸酐在常温下搅拌滴加
