合成2氯5三氯甲基吡啶新方法

1 试验部分 1.1 试剂和仪器
WRS-2 型微机熔点仪(温度计校正) CarloErba 元素分析仪 岛津 FTIR-8101 型红外光谱仪 用 KBr 压片 R205 型旋转蒸发仪 SHB-III(A)循环水式多 用真空泵 78HW-1 型恒温磁力搅拌器 紫外灯 北 京 3-甲基吡啶为工业品 氯气和氮气由江油特种 气体厂购得 柱层析硅胶为青岛海洋化工厂产品 其它试剂也均为分析纯
原料比 氯气:3- 甲基吡啶 7:1 7:1 7:1 8:1 8:1 8:1 9:1 9:1 9:1
3 结束语
本实验改进了传统的气相法生产 2-氯 -5- 三氯 甲基吡啶 以新颖的液相法代之 不仅简化了操作 过程 且反应条件温和 适于工业化生产 对于其 它吡啶类化合物的氯化亦有一定的参考价值
参考文献
[14] Jelich Klaus, Lindel Hans, Mannheims Christoph et al. Process for the preparation of 5-substituted 2-chloro pyridines [P]. US 5648495, 1997 [15] Lantzsch Reinhard. Process for the preparation of 5-sub stituted 2-chloropyridines [P]. JP 05 –262734, 1993
[1] 冯晓亮, 徐林祥. 2- 氯-5- 氯甲基吡啶的合成方法及其在农药合成中 的应用 [J]. 浙江化工, 2001, 32(2):51~52. [2] 廖泽栋, 刘智凌, 徐满才. 高效盖草能合成工艺路线综述 [A]. 第 三届农药交流会论文集 [C]. 2003 [3] 陈卫东 , 许坚 , 钱旭红 . 2- 氯-5- 甲基吡啶的制备 [J]. 化学世界 , 1996, 37(1): 31~33. [4] Gallenkamp Bernd, Knops Hans-Joachim. Process for the preparation of 2-chloro-5-methylpyrid ine [P]. US 4897488, 1990 [5] Kaufmann Dieter, Gallenkamp Bernd. Process for the preparation of substitu ted 2-chloropyridines [P]. DE 3839332, 1990 [6] Kaufmann Dieter, Gallenkamp Bernd. Process for the preparatio n of substituted 2-chloro pyridines [P]. US 5010201, 1991 [7] Kaufmann Dieter, Jelich Klaus, Braden Rudolf, et al. Process for the
表1
试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
preparation of substituted 2-chloropyridines [P]. EP 0438691, 1991 [8] Studer Philipp, Werbitzky Oleg. Process for the productio n of 2-chloro-5-chloromethyl–pyridine [P]. US 6022974, 2000 [9] Nishimura Yasunobu, Itou Yukikazu, Morino Asao, et al. Method of side- chain chlorination of 2-chloro-methyl pyridine [P]. EP 557967, 1993 [10] Chan Lai Chun, Mete Anto Nio. Butenone compounds, their preparation and their use as pesticides [P]. EP 425030, 1989 [11] Werbitzky Oleg, Studer Phillipp. Process for the production of 2-chloro-5-chloro methyl-pyridine [P]. EP 569947, 1993 [12] 谭国洪, 柴生勇. 2-氯-5- 氯甲基吡啶及吡虫啉的合成 [J]. 化学世界, 2000, (4): 205~208 [13] Lantzsch Reinhard. Process for the preparation of 5-sub stituted 2-chloropyridines [P]. EP 0546418, 1993
HCl
+
+
.
Cl2 k3 Cl N CHCl2
H
+ +
Cl2 Cl
k3
HCl
+
Cl
Cl
+
N
CHCl2
+
CCl2
Cl
Cl
.
k4
Cl2
Cl
+
Cl N CCl 2
.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱk2
Cl
+ HCl
N CCl3
1.2.2 侧链光氯化 光氯化反应中 氯分子受到激发 变为 2 个氯 自由基 不管是侧链氯化 或是环上氯化 都应为 自由基反应 通过实验证明 侧链氯化是一个逐步 取代的过程 先是氯取代 1 个氢 随着氯化反应程 度的加深 再变为二氯取代 最终 3 个氢全部被氯 所取代 可能的基元反应式如下
3-甲基吡啶氯化正交实验
氯气流速 L/(kg· h) 16 18 20 16 18 20 16 18 20 反应温度 反应时间 产率 h (%) 130 140 150 140 150 130 150 130 140 6 8 10 10 6 8 8 10 6 46 51 49 62.4 76 66 76.7 64.2 76.7
+
N
.
k2 H Cl HCl CH3 N
CH3
.
k2
CH3
.
N
+
CH3
.
Cl
N
+ +
Cl
Cl2
.
k4
k3 Cl2
Cl
+
N
Cl
收稿日期 2004-06-03 修回日期 2004-08-30 作者简介 关槐 1979 女 硕士研究生 主要从事吡啶类化合物的卤化反应研究
万方数据
2004 年 10 月
关槐 等 合成 2-氯-5-三氯甲基吡啶新方法
2 结果与讨论
3-甲基吡啶氯化是一个典型的连串反应 产物 中既有未反应完全的 3-甲基吡啶 也有其各种氯化 物及其同分异构体 笔者分别作了原料比 气体流
.
. + Cl
2
+
Cl
万方数据
10
现 代 农 药
第3卷 第5期
速 温度及反应时间对产物分布的影响 (见表 1) 通 过正交实验 确定最佳工艺条件为: 原料配比 (氯 · h) 反 气): (3-甲基吡啶)=8:1 氯气流速 18 L/(kg 应温度 140 反应时间 8 h
改进了传统的气相法生产 2-氯-5-三氯甲基吡啶
以较新颖的液相合成方法成功地
合成出 2-氯-5-三氯甲基吡啶 提高了产率 减少了反应时间 且条件较为温和 在化工生产中 具有一定的指导意义 对于其他吡啶类化合物的氯化亦有一定的参考价值 关键词 3-甲基吡啶 液相法 2-氯-5-三氯甲基吡啶
0 引言
在化学农药的最新发展中 杂环化合物占据了 重要的地位 在世界新农药的专利中 90%是杂环化 合物[1] 其中 2- 氯-5-三氯甲基吡啶是一种重要的 农药和医药中间体 在高效盖草能的关键中间体 2,3-二氯 -5-三氟甲基吡啶合成中具有重要意义 还 可以作为合成农药定虫隆和吡虫隆的重要中间体[2] 有着广阔的市场前景 同时 由于吡啶环电子结构 的特殊性 其定位氯化有相当大的技术难度 3-甲 基吡啶的定位氯化技术开发成功对吡啶衍生物的定 位氯化反应有着重大的指导意义 国内虽有多家研 究所和厂家在这方面进行了研究 但一直没有取得 根本性的突破 早在上世纪 70~80 年代 美国就开始研究 2-氯 -5-三氯甲基吡啶的合成 并不断对合成路线进行改 进 直到现在也没有停止这方面的研究工作 从公 开的文献报道看 其合成路线主要有 3-甲基吡啶[2-7] 吡啶 烟酸氯化[8-12] 及直接环化[13-15] 等方法 合成 工艺大都以气相法为主 反应温度要求较高 一般 为 300~400 左右 且反应过程和反应物的配比不 易控制 使反应过程中产生大量的副产物 所需的 目标产物产率降低 又由于各物质性质相近 给分 离提纯带来很多困难 采用分步氯化法 使得总产 率大大降低 一般约在 40%左右 本文采用光氯化 法 使原料在液态下进行反应 使反应的过程 反 应物的比例较易控制 从而减少了副产物的产生 提高了产率 如在反应中加入光引发剂(如偶氮二异 丁腈) 则可以加速反应的进行 是一种较理想的合 成 2-氯-5-三氯甲基吡啶的方法
Cl2 hr k1 2 Cl CH3 Cl CH3 k2 Cl N
.
Cl2 k3
Cl
+
N Cl
+
Cl
.
k4
Cl Cl 2
+
N
Cl
1.3 装置流程
.
HCl
+
Cl N CH3
+
CH2Cl
.
Cl2 k3 CH2Cl
Cl
N
+
Cl
N
+
CHCl
Cl
.
HCl
Cl
+
Cl N CHCl
1 氯气钢瓶 2, 4, 11 安全瓶 3, 12 流量计 5 恒温浴 6 电炉 7 反应器 8 回流冷凝管 9 紫外灯 10 温度计 13 吸收瓶