一、单氰胺简介
单氰胺化学名称为氨基氰,又名氰胺,无色,易潮解。单氰胺分子中有氰基团(-CN)和胺基团(-NH2),可与一系列化合物发生加成反应和取代,是极为活泼的化合物。
基于其活泼的反应性质,单氰胺对保存条件极为苛刻。否则不仅容易发生和氰基团发生的加成反应以及和胺基团发生的取代反应,还极易发生水解和聚合反应,具体如下:
水解反应:即在酸性(pH<2)、碱性(pH>12)或加热的情况下,单氰胺很容易水解生成尿素,反应式如下:
H2CN2+H2O=NH2CONH2
聚合反应:即在pH值为8-10及温度80℃左右时单氰胺极易发生如下的聚合反应生成双氰胺。反应式如下:
2H2CN2=C2H4N4
为防止单氰胺在存放过程中发生不可控反应,必须添加酸性稳定剂,使pH值保持在4.2-6.5之间,温度保持在10℃以下,并定期检查。
二、研究开发现状
单氰胺于1838年首次由A.Bineau以氨气通过溶于无水乙醚中的氯化氰而制得。反应式如下:
2NH3+CNCl=H2CN2+NH4Cl
由于单氰胺的化学性质比较活泼,容易水解生成尿素或聚合生成双氰胺,很难生产、贮存、运输,因此,在上世纪60年代以前,市场上没有商品单氰胺供应,都是自产自用。以后由于工艺技术的改进,1961年方有50%单氰胺水溶液供应市场,1964年有晶体单氰胺供应。
国内单氰胺的生产始于上世纪60年代后期,起初采用国外三、四十年代的生产工艺,至90年代初无大变化。从上世纪末开始,随着环保政策的日趋严格,国内企业在引进国外先进生产工艺的基础上,通过不断的吸收创新,产品质量日益提升并达到出口要求。
截至目前,我国的单氰胺产业业已成熟,年产量约8万吨左右。工业上可用石灰氮法、脲法、氢氰酸法、尿素制备氰胺法、氨法等工艺生产单氰胺。其中石灰氮法工艺成熟,较为环保,是目前主流的工业制备工艺,关键工艺为生产流程中的指标控制。反应式如下:
水解:CaCN2+2H2O=H2CN2+Ca(OH)2
脱钙:Ca(OH)2+CO2=H2O+CaCO3↓
总反应:CaCN2+H2O+CO2=H2CN2+CaCO3↓
三、在农业上的应用
单氰胺应用广泛,在农业上主要用作破眠剂,是理想的植物生长调节剂。
在自然生长的情况下,秋季落叶果树芽进入休眠期后,通过一系列的生理生化变化来提升对外界环境的抵抗能力,特别是对低温的抵抗能力,有助于果树的芽安全越冬;随着气温的回升,落叶果树休眠结束,树体内又通过一系列的变化来调控芽的生产。
单氰胺可以打破落叶类水果作物的休眠期,促使其提前发芽、开花、结果、成熟,提高单果重和亩产量。在植物体内,单氰胺被迅速新陈代谢,全部转化为植物生长所需要的碳源,在成熟期不会存在任何残留,对水果品质也无任何不良影响,是生产绿色水果的优良植物生长调节剂。通过调控植物开花、休眠、生长、萌发等过程中植物内源激素表达水平,促使作物生长发育进程向预期目标或方向发展,起到“提质增效”的作用。
四、在农药、医药上的应用
由于单氰胺分子结构中含有氰基和氨基,两者都是活性基团,具有上述官能团的多重反应性能,易发生加成、取代、缩合等反应,可以用作生产嘧啶胺、嘧霉胺、环嗪酮、氰基乙酯、胍基乙酸等农药、医药中间体。
2020年3月