在眾多農(nóng)業(yè)問題中，農(nóng)田雜草防除對提升農(nóng)作物產(chǎn)量的影響效果最為明顯。據(jù)統(tǒng)計，每年有1800余種雜草會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成損失，影響糧食作物產(chǎn)量。砜吡草唑，ISO通用名為pyroxasulfone，是一種新型苗前除草劑，可以有效防除旱地作物田中的禾本科和闊葉雜草，由日本組合化學公司和日本庵原化學工業(yè)株式會社共同開發(fā)而來。砜吡草唑是優(yōu)良的苗前土壤處理劑，可安全有效地作用于棉花、馬鈴薯、大豆和向日葵等作物。其可有效防除一年生禾本科雜草，包括狗尾草屬、馬唐屬等，同時對一年生闊葉雜草如芒莧、龍葵、藜、寶蓋草等十幾種雜草也有很好的防除效果。其除草活性高，單位面積用藥量低，防治譜廣，安全性好，防治持效時間長，與多種除草劑品種配伍性強。與作用機理相同的乙草胺和精異丙甲草胺相比，單位用藥面積砜吡草唑可降低8-10 倍。乙草胺和精異丙甲草胺在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用已有20多年，但是該除草劑目前已被歐盟禁止，因此在我國除草劑市場中的份額也逐漸減少。砜吡草唑因其防治效果更好、持效期更長、單位用藥量更低、對作物安全和環(huán)境友好等特點，自上市以來就表現(xiàn)出強勁的增長率，預(yù)計今后有可能成為最有市場前景的苗前除草劑品種。但傳統(tǒng)工藝合成砜吡草唑工序長，排放大，且存在不少高危反應(yīng)，所以如何高效安全環(huán)保的合成砜吡草唑成了一個難題，因此，我們團隊引進了連續(xù)流技術(shù)來解決砜吡草唑的傳統(tǒng)工藝的不足之處。

連續(xù)流技術(shù)是20世紀90年代初順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展與高新技術(shù)發(fā)展的需要而興起的多學科交叉前沿領(lǐng)域。它是集微機電系統(tǒng)設(shè)計思想和化學化工基本原理于一體并移植集成電路和微傳感器制造技術(shù)的一種高新技術(shù)，涉及化學、材料、物理、化工、機械、電子、控制學等各種工程技術(shù)和學科,主要研究對象為特征尺度在微米到數(shù)百微米間的微化工系統(tǒng)。它以尺度在數(shù)有微米以內(nèi)的微通道設(shè)備作為載體。其比表面積大。表面作用強。流體的強化混合作用比傳統(tǒng)簽式反應(yīng)器提高了2-3個數(shù)量級。連續(xù)流技術(shù)作為綠色工業(yè)新的研究方間，在理論上可以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)模式顛覆性的變革，吸引了廣泛的關(guān)注。國內(nèi)外政府、企業(yè)科研機構(gòu)等都在快速推進微化工技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的探索。

連續(xù)流技術(shù)在制備砜吡草唑中的應(yīng)用，不僅顯著提高了合成效率和產(chǎn)物質(zhì)量，而且增強了生產(chǎn)過程的安全性和環(huán)境可持續(xù)性。通過精確控制反應(yīng)條件，連續(xù)流技術(shù)實現(xiàn)了更快的反應(yīng)速率和更高的產(chǎn)率，同時減少了有害溶劑和廢物的生成，降低了對操作人員和環(huán)境的潛在危害。此外，連續(xù)流系統(tǒng)的自動化和在線監(jiān)控功能保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，并減少了人為操作錯誤的可能性。這些優(yōu)勢使得連續(xù)流技術(shù)成為制備砜吡草唑的理想選擇，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了一種高效、安全、環(huán)保的新型除草劑合成方法。

本文主要介紹砜吡草唑及其關(guān)鍵中間體的連續(xù)流合成。

砜吡草唑合成路線：

1. 中間體I,5-二氟甲氧基-4-羥甲基-1-甲基-3-三氟甲基吡唑的連續(xù)流合成方法。

(1)反應(yīng)設(shè)備:靜態(tài)管式反應(yīng)器，動態(tài)旋切管式連續(xù)流反應(yīng)器，哈氏合金板式反應(yīng)器

(1)反應(yīng)方程式：

(2)反應(yīng)過程：

首先將5-羥基-1-甲基-3-三氟甲基一氫吡唑溶解在堿性溶液中，按照一定的反應(yīng)時間和投料比計算好流速，與甲醛水溶液通過柱塞泵分別打入靜態(tài)管中，在設(shè)定溫度下反應(yīng)，收集反應(yīng)液，得到中間產(chǎn)物5-羥基-1-甲基-3-三氟甲基-4-羥甲基吡唑;然后將該產(chǎn)物與溶有氟利昂的DCE溶液再以一定流速分別打入動態(tài)管中，在一定溫度和壓力下反應(yīng)，收集反應(yīng)液，計算好反應(yīng)液濃度，繼續(xù)讓該反應(yīng)液與氯化亞砜通過計算所得的流速通過板式反應(yīng)器，在反應(yīng)器中氯化反應(yīng)，將所得反應(yīng)液用水洗兩次，有機相濃縮，蒸餾得黃色液體，即為中間體I。

(3)反應(yīng)流程圖：

(4)反應(yīng)設(shè)備圖：

2. 中間體II，3-溴-5,5-二甲基-4,5-二氫異噁唑的連續(xù)流合成方法。

(2)反應(yīng)設(shè)備:靜態(tài)管式反應(yīng)器，動態(tài)旋切管式連續(xù)流反應(yīng)器，哈氏合金板式反應(yīng)器

(3)反應(yīng)方程式：

(4)反應(yīng)過程：

將乙醛酸和鹽酸羥胺溶液按固定流速通過柱塞泵打入反應(yīng)器中混合攪拌，在靜態(tài)管中停留一段時間后收集反應(yīng)液，反應(yīng)液與溶有溴素的DCE溶液再分別打入動態(tài)管中，通過流速控制進料量，在一定壓力下高溫反應(yīng)，得到二溴甲醛肟中間體反應(yīng)液，讓該反應(yīng)液與堿性溶劑和溶有異丁烯的DCE溶液以計算好的流速分別打入板式反應(yīng)器中，在一定溫度和壓力下反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)正己烷萃取、水洗、干燥、濃縮得中間體II，即3-溴-5,5-二甲基-4,5-二氫異噁唑液體。

(5)反應(yīng)流程圖：

3. 砜吡草唑的連續(xù)流合成方法。

(1)反應(yīng)設(shè)備：動態(tài)旋切管式連續(xù)流反應(yīng)器

(2)反應(yīng)方程式：

(3)反應(yīng)過程：

將中間體II與硫脲反應(yīng)，滴加溴化氫溶液，制成[5,5-二甲基-(4,5-二氫異噁唑-3-基)]硫基甲脒氫溴酸鹽中間體，讓該中間體在堿性環(huán)境下與中間體I對接，制成溶液A，3-[5-二氟甲氧基-1-甲基-3-三氟甲基吡唑-4-基甲基硫烷基]-4,5-二氫-5,5-二甲基-1,2-異噁唑的甲醇溶液，將該溶液與過氧化氫溶液和催化劑溶液通過一定流速打入動態(tài)管中混合反應(yīng)，收集反應(yīng)液，加入大量水，過濾，干燥，得到最終產(chǎn)品砜吡草唑。

(4)反應(yīng)流程圖:

4. 連續(xù)流合成砜吡草唑的優(yōu)勢

(1)與傳統(tǒng)釜式工藝對比，連續(xù)流工藝因其優(yōu)異的傳熱和傳質(zhì)效果，可以將數(shù)小時的反應(yīng)壓縮至幾分鐘，從而縮短反應(yīng)周期;

(2)連續(xù)流的特殊管道有效避免了氣液兩相反應(yīng)快速局部放熱產(chǎn)生副產(chǎn)物的風險，提高了原料的轉(zhuǎn)化率;

(3)釜式工藝采取的鼓泡進氣方式，大大浪費了氟利昂的利用效率，并且廢氣的過度產(chǎn)生增加了廢氣的處理難度，連續(xù)流反應(yīng)使得氟利昂能夠充分利用，同時避免了工人操作過程中頻繁開關(guān)氣體閥門，提高了生產(chǎn)安全性，降低了生產(chǎn)成本，更加利好環(huán)境;

(4)連續(xù)流系統(tǒng)的自動化和在線監(jiān)控功能保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，并減少了人為操作錯誤的可能性，從而提高批生產(chǎn)的工藝穩(wěn)定性和生產(chǎn)安全性。