背景技术
3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐(DMPP)是德国BASF研制的一种高效、安全、无毒和廉价的氮肥硝化抑制剂,在肥料里加入硝化抑制剂3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐,可以控制铵态氮向硝态氮转化,从而实现氮素的稳定供应,减少硝态氮的淋失,氧化氮的排放,以达到提高化肥的利用率,保护环境, 促进农业发展的目的。恩泰克利用植物吸收铵态氮和硝态氮的加强效应,获得协同作用的增产效益,在减少氮用量的同时作物还提高产量。因此,连续工业化的制备3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐具有十分广阔的开发和应用前景。

目前,有采用2-甲基-2-丁烯醛为原料,先与水合肼反应生成得到3,4-二甲基-3,4-二氢-1H-吡唑,再在浓硫酸中在碘化钠的催化作用下高温制得3,4-二甲基吡唑的方法,但该方法中2-甲基-2-丁烯醛价格昂贵,而且容易发生聚合反应,且需要浓硫酸以及高温,对设备防腐要求较高,危险性也较高;此外,制备3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐时若采用浓硫酸,在反应过程中还会生成的大量的SO2等气体,后处理过程中会产生大量的强酸性废水,而且操作步骤复杂,无法进行连续化生产;此外,还有使用2-丁酮和多聚甲醛为起始原料,在酸的催化作用下生成3-甲基-3-丁烯-2-酮,在与水合肼反应后再碱性环境中用双氧水氧化脱氢制备3,4-二甲基 吡唑,再与磷酸反应制备3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐,但该方法中的3-甲基-3-丁烯-2-酮容易聚合,不易保存,而且操作步骤复杂,需要用到大量的反应釜等设备,并且无法连续化生产,生产效率低下。
生产方法[1]
(1)合成4-羟基-3-甲基-2-丁酮
将144Kg 2-丁酮(2000mol),155Kg质量分水为40%的甲醛水溶液(2000mol)加入到相应的储罐中,并且将3.1Kg质量分数为10%的NaOH溶液与3.3Kg质量分数为10%的HCl溶液加入到相应的储罐中;然后将微通道反应器反应A区预热至40℃,其中反应A区是由6片 持液量为100mL的微通道反应片组成,其中酸液在第4片进料;启动计量泵进料,2-丁酮、甲 醛、碱液、酸液的进料量分别为1.78L/min,1.55L/min,30mL/min和33mL/min,停留时间约9s,共得到约340L反应液,反应液经过GC检测基本无丁酮和甲醛剩余。
(2)合成3,4-二甲基吡唑
将微通道反应器反应B区预热至80℃,其中反应B区是由9片持液量为200mL的微通道反应片组成,其中三乙胺和双氧水在第5片同时进料,其中A区反应产液,浓度为80%的水合肼,三乙胺,浓度为30%的双氧水的进料量分别为1.67L/min,0.60L/min,138.5mL/min, 1.70L/min,停留时间约为24s,共得到约820L反应液,冷却至室温后加入约500kg甲苯,静置分层得到甲苯层,先减压蒸馏回收甲苯后得到3,4-二甲基吡唑粗品,在经过减压精馏收集105~107℃/11mmHg馏分得到约148Kg的3,4-二甲基吡唑,收率约为76.54%,纯度95.5%(GC)。
(3)合成3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐(DMPP)
将反应区B后处理后得到的145Kg 3,4-二甲基吡唑溶解于200Kg乙醇与110Kg水的混合溶液中后放置与相应的储罐中,将微通道反应器反应C区预热至45℃左右,其中反应C区是由3片持液量为200mL的微通道反应片组成,其中3,4-甲基吡唑的乙醇溶液与174Kg质 量分数为85%的磷酸的进料量为2.50L/min和1.02L/min,停留时间约为10s,降温,结晶,过滤,干燥得到约281.2Kg白色粉末状固体,即3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐,收率为95.9%,纯度为96.2%(HPLC)。

参考文献
[1] 中化农业(临沂)研发中心有限公司. 制备3,4-二甲基吡唑及其磷酸盐的方法:CN201910027940.2[P]. 2019-04-05.