Bài thuyết trình:
Chương 7.
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT
Thành viên Nhóm:
1. Trương Nguyễn Thuận An
2. Nguyễn Công Nam
3. Lưu Hoàng Long
4. Đỗ Thị Mỹ Châu
5. Vũ Kim Oanh
6. Lê Văn Tùng
7. Vũ Thanh Bình
M
ụ
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
1. Giới thiệu thuốc bảo vệ thực vật 4
1.1 Vai trò thuốc BVTV 4
1.2 Phân loại thuốc BVTV 5
1.3 Những yêu cầu đối với một hóa chất dùng trong BVTV 5
2. Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc bảo vệ thực vật 6
2.1. Haloge hóa các hợp chất chứa Oxy và Nitơ 7
2.1.1 Halogen hóa các rượu 7
2.1.2. Clo hóa rượu - Andehyt, Xeton 8
2.1.3. Tổng hợp các dẫn xuất Axit 8
2.1.4. Clo hóa theo nguyên tử Nitơ 10
2.2. Tổng hợp thuốc trừ sâu họ Cacbamat 11
2.2.1. Tổng hợp chất trung gian Metyl IsoCyanat ( MIC ) 11
2.2.2. Tổng hợp thuốc trừ sâu Butyl Phenol Metylcyanat ( BPMC ) 11
2.2.3 Tổng hợp thuốc trừ sâu Cacbofuran 11
3. Phân loại và ứng dụng thuốc trừ sâu 12
3.1 Thuốc trừ sâu có chứa Clo 12
3.2 Thuốc lân hữu cơ 14
2001-2008.
Tuy nhiên trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng sản lượng có xu hướng
chậm lại, trung bình trong giai đoạn 2004 - 2008, tốc độ tăng trưởng về sản lượng của
ngành thuốc bảo vệ thực vật chỉ đạt khoảng 0,87%/năm.
Nguyên nhân giải thích cho việc sản lượng thuốc bảo vệ thực vật tăng trưởng
chậm trong những năm gần đây là do việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật phụ thuộc rất
nhiều vào diện tích đất nông nghiệp, vốn không tăng lên trong những năm gần đây.
Thuốc bảo vệ thực vật vẫn là mặt hàng không thể thiếu được trong ngành trồng trọt của
Việt Nam, mức chi tiêu cho thuốc bảo vệ thực vật của Việt Nam hiện đã ngang bằng với
các nước trong khu vực.
Quy mô thị trường thuốc bảo vệ thực vật hiện đạt khoảng 50.000 tấn. Nhu cầu về
thuốc bảo vệ thực vật của cả nước hiện khoảng 50.000 tấn/năm, tương đương với giá trị
khoảng 500 triệu USD, trong đó bao gồm 3 loại chính là thuốc trừ sâu và côn trùng;
thuốc diệt nấm; thuốc diệt cỏ.
Trang 4
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
Nguồn cung chính cho thị trường thuốc bảo vệ thực vật trong nước hiện nay chủ
yếu là từ nhập khẩu. Do ngành sản xuất các loại hóa chất tổng hợp dùng cho bảo vệ thực
vật trong nước chưa phát triển nên các doanh nghiệp trong ngành sản xuất thuốc bảo vệ
thực vật ở Việt Nam vẫn phải nhập khẩu khá nhiều nguyên liệu.
Thực tế sản xuất ngành thuốc bảo vệ thực vật trong nước hiện nay cho thấy phần
lớn các doanh nghiệp sản xuất thuốc bảo vệ thực vật trong nước thường không sản xuất
mà nhập khẩu trực tiếp nguyên liệu về, sau đó chế biến gia công đóng gói hoặc đóng chai
rồi bán ra thị trường.
1.2 Phân loại thuốc BVTV
Thuốc BVTV được chia thành từng nhóm tuỳ theo công dụng của chúng:
Thuốc trừ sâu Thuốc trừ động vật hoang dã hại mùa màng
Thuốc trừ bệnh Thuốc trừ cá hại mùa màng
Thuốc trừ cỏ dại Thuốc xông hơi diệt trừ sâu bệnh hại nông sản
trong kho
nhằm sản xuất các loại thuốc trừ sâu nhóm Cacbamat. Trước hết phải điều chế ra chất
trung gian Metyl Iso-Cyanat ( MIC ), sau đó từ MIC và Orto-Sec-Butyl Phenol (OSBP)
ta tổng hợp được thuốc trừ sâu Butyl Phenol MetylCyanat ( BPMC ), với 7-OH (2,3-
Dihydro-2,2-Dimetyl-7-Hydroxy Benzofuran) ta tổng hợp được thuốc trừ sâu
Cacbofuran.
2.1. Haloge hóa các hợp chất chứa Oxy và Nitơ
2.1.1 Halogen hóa các rượu
Là quá trình thế nhóm _OH bằng các nguyên tử Clo hay Brom, phản ứng thuận
nghịch tỏa nhiệt theo phương trình:
Trường hợp đối với các rượu bậc 3, bậc 2 và bậc 1 cao phân tử, có thể tiến
hành phản ứng trong pha lỏng không cần xúc tác. Cơ chế phản ứng bao gồm
các quá trình proton hóa rượu và quá trình thế các nhóm
+
OH
2
kế tiếp:
Ở các trường hợp khác, đặc biệt đối với các rượu thấp phân tử bậc 1, thì cần
phải có xúc tác giữ vai trò là chất mang nước để dịch chuyển cân bằng sang
phải.
Ví dụ: điều chế Bromua etyl người ta sử dụng axit sunfuric đặc (có tác dụng
tái sinh đồng thời HBr từ Bromua natri:
Điều kiện phản ứng: các quá trình pha lỏng thường sử dụng dung dịch ZnCl
2
bão hòa trong axit HCl, còn đối với pha khí người ta dùng ZnCl
2
trên các chất
mang xốp.
Phương pháp clo hóa các rượu tạo sản phẩm Clometan CH
3
Cl (thu nhiều nhất).
Trong số các sản phẩm của quá trình clo hóa Rượu, Anđehit, Xeton thì 1,1,3-
Triclo Axeton và Hexaclo Axeton là những chất có giá trị thấp, còn sản phẩm
quan trọng nhất là Cloral CCl
3
CHO. Nó được sử dụng để sản xuất hàng loạt
thuốc trừ sâu quý hiếm, đặc biệt là Tricloaxetat Natri và Clorofoc.
Trong công nghiệp, Cloral được điều chế nhờ quá trình Clo hóa Etanol.
2.1.3 Tổng hợp các dẫn xuất axit
Các Axit Clocacboxylic mạch thẳng, thường được điều chế nhờ quá trình Clo
hóa các Axit Cacboxylic, phản ứng này được xúc tác bởi các chất PCl
3
, Clorua
lưu huỳnh, tạo khả năng chuyển Axit Cacboxylic thành Anhyđrit và
Cloanhhyđrit, các sản phẩm này cũng là các chất xúc tác. Sự ảnh hưởng của
Trang 8
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
chúng với clo và các Axit Clocacboxylic, sẽ xảy ra khi phân hủy các
Anhhyđrit:
Phản ứng cũng dẫn đến quá trình tạo thành các sản phẩm thay thế liên tiếp
nguyên tử Hyđro, trên nguyên tử cacbon nằm cạnh nhóm Cacboxylic.
Thành phần các sản phẩm: thường lệ sẽ được điều chỉnh khi thay đổi tỉ lệ của
Clo và Axit Carboxylic.
Điều kiện phản ứng: Phản ứng xảy ra khi sục khí clo vào hỗn hợp Axit lỏng và
xúc tác ở nhiệt độ tăng từ từ đến 150 ÷170
0
C
Sản phẩm quá trình:
+ Axit Monocloaxetic ClCH
2
Axit mạnh trong môi trường nước:
Trang 9
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
Cloxian là cấu tử dễ bay hơi nhất trong hỗn hợp và nó được chưng cất liên tục
ra khỏi hỗn hợp phản ứng, sau đó là ngưng tụ và sấy khô, do tạp chất nước sẽ
gây ra quá trình polyme hóa nó khi bảo quản. Cloxian sử dụng để sản xuất
xianua clorua bằng phương pháp vòng hóa trime với xúc tác là các Axit.
+ Xianua Clorua (chất tinh chế, t
0
nc
= 146
0
C) được điều chế theo phản ứng này
trong pha khí hay lỏng. Nếu là pha khí thì quá trình xảy ra ở 400
0
C trong thiết
bị phản ứng dạng ống với chất xúc tác là than hoạt tính, còn đối với pha lỏng
người ta sử dụng xúc tác là Axit Clohydric hay clorua sắt ở 300
0
C và 4MPa.
Xianua Clorua sử dụng chủ yếu để tổng hợp các thuốc diệt cỏ dạng Triazin
(Ximazin, Propazin).
2.1.4 Clo hóa theo nguyên tử Nitơ
Tương tự như các phản ứng clo hóa theo nguyên tử cacbon, điểm khác biệt là
dẫn đến quá trình tạo thành liên kết N – Cl (Clo hóa theo nguyên tử Nitơ).
+ Các Axit Amic khi Clo hoá nhận được các Cloamit (chứa nguyên tử Clo hoạt
động) được ứng dụng phổ biến làm chất tẩy trắng và sát trùng mạnh. Các
Cloamit của Axit Acrysunfonic có giá trị lớn nhất.
+ Carbamic CO(NH
2
Cacbofuran được tổng hợp bằng phản ứng giữa MIC và 7-OH
(2,3-Dihydro-2,2-Dimetyl-7-Hydroxy Benzofuran) theo phương trình phản
ứng:
3. Phân loại và ứng dụng thuốc trừ sâu
3.1 Thuốc trừ sâu chứa Clo
Đa số hầu hết hợp chất trừ sâu clo hữu cơ bền vững trong môi trường sống nên đã bị
cấm sử dụng nhiều nơi trên thế giới. Các loại cơ bản gồm:
Trang 11
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
Camphechlor
DDT (gesarol,neocid)
Methoxychlor (metox, DMDT)
Hợp chất nhóm Cloxiclodien
• Camphechlor
Công thức hóa học: C
10
H
8
Cl
8
Tên
gọi: toxaphen, clotecpen,
Cấu trúc hóa học:
Tính độc: độ độc thuốc đối với động vật máu nóng đều từ trung bình đến cao,
trong đó các hợp chất nhóm DDT, BHC, nhóm cyclodien có khả năng tích
luyxtrong cơ thể người và động vật. Các thuốc clo hữu cơ thường có tác dụng vị
độc và tiếp xúc lên côn trùng. Các thuốc này thường tác động lên hệ thần kinh và
tác động lên một số cơ quan khác làm rối loạn hoạt động của cơ thể côn trùng dẫn
đến chết.
Thuộc nhóm thuốc trừ sâu lân hữu cơ có nhiều hợp chất, trong đó có hợp chất rất
độc. Xét trong thực tế nước ta ít có khả năng áp dụng vì những hợp chất lân hữu
cơ có độ độc cấp tính quá cao (thuộc nhóm I) nên bị cấm sử dụng ở nước ta.
Thuốc lân hữu cơ gồm các loại cơ bản sau:
Chlorpyrifos
Chlorpyrifos – methy
Diazinon
Dimethoate
Ethoprophos
Fanamifos
Chlorpyrifos
Công thức hóa học: C
9
H
11
Cl
3
NO
3
PS
Tên gọi khác: iorsban, dursban
Tên hóa học: 0,0-dietyl– O – 3,5,6 – triclo – 2 – pyridyphotphorothioat.
Tính chất: dạng tinh thể không màu, tan rất ít trong nước,tan tốt trong benzen,
axeton,
Cấu trúc hóa học:
Trang 13
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
Tính độc: thuốc có tác dụng tiếp xúc, vị độc và xông hơi, độc với cá và ong mật.
Công dụng:Thuốc trừ được nhiều loại sâu miệng nhai và chích hút, trừ côn trùng y
tế và thú y.
trong môi trường axit lẫn kiềm.
Công dụng: Dùng trừ sâu đục thân, sâu năng hại lúa, bọ phấn truyền bệnh xoắn cà
chua,…
Dimethoate
Tên gọi hóa học: 0,0-Dimetyl-S-metyl-cacbomoyl-metylphotphorodithioat.
Tên gọi khác: rogor, roxion
Công thức hóa học: C
5
H
12
NO
3
PS
2
Tính chất: dạng tinh thể màu trắng ngà ít tan trong nước.
Trang 14
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
Tính độc: Là thuốc trừ sâu nội hấp có tác dụng tiếp xúc, vị độc, độc đối cá và ong
mật.
Cộng dụng: dùng diệt những loài chích hút nhựa cây, sâu nhai gặm, nhện đỏ và
tuyến trùng.
Ethoprophos
Tên hóa học: O-etyl-S,S-dipropylphotphoro-dithioat.
Tên thường gọi: ethoprop, mocap,…
Công thức hóa học: C
8
H
19
O
2
H
13
NO
4
Tính chất: dạng tinh thể, tan ít trong nước, tan trong axeton,
Tính độc: có tác dụng tiếp xúc,vị độc nội hấp yếu hơn.
Công dụng: dùng trừ côn trùng y tế, sâu mọt hại kho, côn trùng sinh sống dưới đất.
Cacbanyl
Tên hóa học: 1 – naphtylmetylcacbamat.
Tên gọi khác: sevin, cacbamec,….
Công thức hóa học: C
12
H
11
NO
2
Tính chất: dạng bột, ít tan trong nước, không ăn mòn kim loại
Tính độc: tác dụng tiếp xúc, vị độc và thấm sâu vào mô tế bào.
Trang 15
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
Công dụng: trừ côn trùng và nhện hại rau màu, cây công nghiệp.
Methomyl
Tên hóa học: S – metyl N –[(metyl cacbamoy) oxi] thioaxetimidat
Tên gọi khác: lannate, sathomyl,…
Công thức hóa học: C
5
H
10
N
2
và các ba mát.
- Ít độc đối với môi trường và động vật máu nóng, gây tính kháng nhanh khi sử
dụng
Trang 16
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
nhiều.
- Ít tan trong nước, dễ tan trong mỡ và dung môi hữu cơ.
3.4.1 Cypermethrin
- Tên gọi khác: Sherpa, Ambush C, Cymbush, Peran, Cyperan.
- Tên hóa học: (RS)-α-cyano-3-phenoxibenzyl (1RS,3RS;1RS,3RS)-3-(2,2-Diclo
vinyl -2,2-Dimetylxiclopropancacboxylat.
- Công thức hóa học: C
22
H
19
C
l2
NO
3
- Công thức cấu trúc hóa học:
- Đặc tính: Thuốc kỹ thuật dạng đặc sệt (ở 60
o
C chuyển thành dạng dung dịch lỏng),
hầu như không tan trong nước, tan trong nhiều dung môi hữu cơ, tương đối bền
trong môi trường trung tính và axit nhẹ, thủy phân trong môi trường kiềm, quang
giải yếu; không ăn mòn kim loại; thuộc nhóm độc II. Thuốc độc đối với ong mật.
- Sử dụng: Cypermethrin tác dụng tiếp xúc và vị độc, có phổ tác động rất rộng, trừ
được nhiều loại sâu và nhện hại, đặc biệt là côn trùng thuộc bộ cánh vẩy.
Cypermethrin còn được dùng trừ ve, bét, chấy, rận cho vật nuôi, trừ ruồi muỗi trong
Br
2
NO
3
- Công thức cấu trúc hóa học:
- Đặc tính: Thuốc kỹ thuật ( > 98% Deltamethrin ) ở dạng bột, không tan trong nước,
tan nhiều trong dung môi hữu cơ như axeton (500g/l), benzen (450g/l), dioxan
(250g/l); bền vững trong môi trường axit hơn môi trường kiềm, tương đối bền dưới
tác động của không khí, nhưng dưới tác động của ánh nắng mặt trời hoặc tia tử ngoại
bị phân huỷ, không ăn mòn kim loại.
- Sử dụng: Deltamethrin tác dụng vị độc và tiếp xúc, trừ được nhiều loại côn trùng
và nhện đỏ hại rau màu, cây công nghiệp (Decis); trừ được nhiều loại sâu mọt hại
nông sản bảoquản (K-Obiol) và nhiều loại côn trùng y tế (K-Othrine), trừ được ve,
bét, chấy, rận hại vật nuôi.
3.4.4 Các loại thuốc Pyrethroit khác:
Trang 18
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
- Allethrin (Pynamin, Pallethrin): 3-Allyl-2 metyl-4-oxoxiclopen-tenyl-2,2-
dimetyl-3-(2-metylprop-1-enyl)-xiclopropancacboxylat, có tác động tiếp xúc, vị độc,
dùng trừ rệp rau, cây ăn quả, trừ côn trùng y tế và thú y. Thuộc nhóm độc III, LD50
per os: 685-11000mg/kg, LD50 dermal: 2500mg/kg.
- Esfenvalerat (Sumi-alpha): (S)-α-Cyano-3-phenoxibenzyl (S)-2-(4-clophe-nyl) -
3-metylbutyrat, có tác động tiếp xúc, vị độc, dùng trừ sâu cho rau, bông, cây ăn
quả như Sumicidin, nhưng liều lượng sử dụng thấp hơn Sumicidin gấp 2-4 lần.
Thuộc nhóm độc II, LD50 per os: 325mg/kg, LD50 dermal: 5000mg/kg.
- Ngoài những hợp chất nêu trên các hợp chất Pyrethroit khác như Barthrin,
Biopermethrin, Bioresmethrin, Cismethrin, Cyclethrin, Dimethrin, Esbiol, Fenpro-
panat, Furethrin, Furemethrin, Indothrin, Kadethrin, Triclomethrin đang được
nghiên cứu khảo sát độc tính và hiệu quả sinh học.
3.5 Thuốc Dimethyl Amino Propan Dithiol (DAPD)
+ Cartap: C
7
H
15
N
3
O
2
S
2
+ Cartaphyđrochloride: C
7
H
16
ClN
3
O
2
S
2
Đặc tính: Cartaphyđrochloride kĩ thuật ( > 97%) dạng tinh thể không màu, tan trong
nước (200g/l ở 250C), cồn etylic và metylic, không hòa tan trong Benzen, Axeton,
Hexan, bền trong môi trường axit, thủy phân trong môi trường trung tính và kiềm,
hút ẩm mạnh, không ăn mòn kim loại. Thuộc nhóm độc II. LD50 per os: 325-
345mg/kg, LD50 dermat:1000mg/kg; ADI: 0,1mg/kg, MRL: chè đen 20, hoa bia 5,
cải bắp 0,2,gạo, ngũ cốc, khoai tây 0,1 ,sản phẩm khác 0,05mg/kg, PHI: 14 ngày,độc
với cá, độc trung bình đối với ong mật.
Sử dụng: Cartaphyđrochloride tác dụng nội hấp, vị độc và tiếp xúc, hiệu lực xông
hơi yếu; thuốc không giết chết sâu ngay nhưng gây tác động chán ăn, làm sâu ngừng
kiềm nhiệt độ cao và ánh sáng. thuộc nhóm độc III. Thuốc độc với cá không độc với
ong mật.
- Sử dụng: buproferin ức chế tổng hợp kitin, phá vỡ thế cân bằng sinhhọc hooc môn
ecdizon, diệt trừ ấu trùng và gây tác động trưởng thànhđẻ trứng ung. Thuốc được sử
dụng trừ nhiệu loại sâu hại như rầy nâu hại lúa, ruồi hại rau, các loại rệp hại cây ăn
quả, bọ xít hại lúa.
3.6.2 Chlorfluazuron
Tên gọi khác: Atabron…
Tên hóa học:1- [3,5-Dico-4-(3-clo-5-Triflometyl-2-Pyridyloxi)-Phenyl]-3-(2,6-
diflobenzoyl) Ure.
Công thức hóa học: C
20
H
9
C
l3
F
5
N
3
O
3
- Đặc tính: thuốc nguyên chất kĩ thuật ≥ 94% ở dạng tinh thể, không tan trong nước,
tan ít trong một số dung môi hữu cơ như Axeton (55g/l), Clorofom (30g/l),
Clohexanon (110g/l), bền vững dưới tác động của nhiệt độ ánh sáng và trong dung
dịch thủy phân. Thuộc nhóm độc III, LD50 Per os: >8500mg/kg, LD50 Dermat:
1000mg/kg. Thuốc rất ít độc đối với cá và ong mật.
Trang 21
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
- Sử dụng: Chlorfluazuron ức chế tổng hợp Kitin, ấu trùng, nhộng bị tử vong do
28
O
3.
- Đặc tính: thuốc nguyên chất ở thể rắn (230C) hoặc thể lỏng (40,10C), tan rất ít
trong nước, tan trong nhiều dung môi hữu cơ, bền trong dung dịch axit và kiềm, rất
ít độc đối với người, động vật máu nóng và kí sinh có ích. Etofenprox thuộc nhóm
độc IV. LD50 per os: 21.440-42.880mg/kg, LD50 dermat: 2140mg/kg.ADI:
0,03mg/kg, PHI: dưa chuột 1 ngày, bắp cải 3 ngày, đỗ tương 7 ngày, lúa, cây ăn
quả 14 ngày. Thuốc độc đối với cá và rất ít độc đối với ong mật.
Trang 22
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
- Sử dụng: Ethofenprox gây độc qua đường tiếp xúc và đường ruột, trừ được nhiều
loại sâu hại, kể cả những chủng sâu chống thuốc clo, lân hữu cơ và cacbamat; nhưng
không có hiệu lực trừ nhện đỏ. Ethofenprox được gia công thành dạng sữa, bột
thấm nước. Thuốc trừ được sâu xanh, sâu hồng, rệp và bọ đầu dài hại bông, rệp và
sâu cắn lá ngô, rệp và sâu xanh hại thuốc lá.
4. Thuốc trừ cỏ
4.1 Khái niệm
Thuốc trừ cỏ là những hóa chất nông nghiệp dùng để giết chết hoặc ngăn trở quá trình
sinh trưởng và phát triển bình thường của cỏ.
4.2 Phân loại
4.2.1 Dựa trên cách tác động:
- Thuốc trừ cỏ tiếp xúc: Thuốc có tác dụng giết chết mô thực vật ở tại chỗ hay gần
nơi tiếp xúc với thuốc.
- Thuốc trừ cỏ nội hấp: thuốc lưu dẫn đi xa cách nơi tiếp xúc với thuốc.
4.2.2 Dựa trên thành phần hóa học
a. Thuốc trừ cỏ vô cơ :
Thuốc nhóm này hiện nay rất ít phổ biến, do thuốc chậm phân hũy, lưu tồn lâu
trong môi trường.
- Cyanamid calcit Ca(CN)
Glyfosinate ammonium (Basta 15DD), Anilofos (Ricozin 30EC).
Glycines
Glyphosate (Glyphosan 480DD, Roundup 480SD, Vifosat 480DD, Spark 16SC).
Aryloxy-phenoxy-propionates
Phenoxaprop -P- ethyl (Whip’s 7,5EW),Fluazifop - P- butyl (Onecide
15EC),Cyhalofop - butyl (Clincher 10EC).
Trang 24
Báo cáo Tổng quan công nghệ sản xuất thuốc BVTV
Tài liệu tham khảo
1. Giáo trình tổng hợp hữu cơ - hóa dầu - Th.s Trần Thị Hồng - Trường Đại Học
Công Nghiệp TP.HCM
2. Giáo trình hóa bảo vệ thực vật - PGS. Ts Trần Văn Hai – trường Đại Học Cần
Thơ, 2009
3. Tài liệu đào tạo giảng viên VietGAP
Trang 25