绿色合成2―氯―4―氨基吡啶工艺研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 绿色合成 2氯4氨基吡啶工艺 研究 摘要：以 2-氯吡啶为原料，采用 “一锅法”经 N-氧化、绿色硝化、还原得 2-氯-4-氨基吡啶。在硝化过程中，最佳 的工艺条件为：浓硝酸和硝酸钾为硝化 剂，120 条件下反应 3 h，产率为 81.3%。 通过熔点测试、红外分析、MS、元素 分析等手段对合成的化合物表征分析， 结果表明所得的产物结构正确。 中国论文网 /8/view-12792939.htm 关键词：绿色硝化；中间体；2- 氯-4-氨基吡啶；合成 中图分类号：TQ451 文献标识 码：A 文章编号：0439-8114（2013） 07-1571-03 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 吡啶类衍生物在医药、农药、染 料、添加剂等产品的生产中是不可缺少 的重要中间体1，2 ，其下游产品往往 生物活性更高、毒性更低、持效期长、 在自然环境中容易降解、具有良好的环 境相容性，符合农药的发展要求和趋势。 近年来，人们在各种含吡啶基团分子中 引入其他基团进行衍生生产吡啶衍生物， 或者用吡啶基团替代已有分子结构中含 苯环或其他杂环的得到了广泛研究，发 展更加迅猛。含吡啶基团的农药不仅有 高效的杀虫剂、除草剂，而且还开发出 了高效杀菌剂，逐渐形成一大类特有的 农药系列3。 2- 氯-4-氨基吡啶可以用作医药和 农药中间体，它可以促进合成植物生长 N-（ 2-氯-4-吡啶基）脲类调节剂；它也 是合成 KT-30IUPAC 名称为 1-（2- 氯- 4-吡啶基） -3-苯基脲的关键物质。合 成 2-氯 -4-氨基吡啶方法很多4 ，这些 方法都有自身的缺点：产率低、硝化产 生的废酸多、污染环境、产物难以分离、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 纯度较差等，因此寻找一条高效的合成 路线是研究的一个重点。本试验采取 “一锅法”思路，即以 2-氯吡啶为原料， 经过 N-氧化、绿色硝化、还原三步合 成 2-氯 -4-氨基吡啶，并对每步工艺条件 进行了优化，得到了较合适的工艺条件， 通过熔点测试、红外、薄层色谱、元素 分析、MS 等手段对合成的中间产物以 及最终化合物进行结构表征。 1 材料与方法 1.1 合成路线 1.2 仪器与试剂 X-6A 显微熔点仪（上海精密仪 器有限公司） ；VarioEL 型元素分析仪 （德国 Elementer 公司） ；Thermo scientific ITQ 1100 气相色谱质谱联用仪； ZF-7 三用紫外分析仪（巩义市予华仪器 有限责任公司） 。 2- 氯吡啶（99% 工业级） 、 30%H2O2、KNO3、95% 发烟 HNO3、 丙酮、冰乙酸、CHCl3 、Na2CO3、石 油醚、铁粉、无水 MgSO4 和苯均为化 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 学纯。 1.3 产物的合成 1.3.1 2-氯吡啶-N-氧化物（） 的合成 在 250 mL 三颈瓶中加入 5.7 g（0.05 mo1）2- 氯吡啶、 4.3 mL（0.075 mol）冰乙酸，加热到 80 时缓慢滴加 18.4 mL（0.175 mol）30%H2O2，滴毕 后于 80 保温搅拌反应 3 h，反应结束 后冷却至室温，减压蒸馏，得橙红色产 物6.25 g，产率为 96.5%。产物无须 纯化，直接进入下一步反应。 1.3.2 2-氯-4-硝基吡啶-N- 氧化物 （）的合成 用冰浴将浓缩液冷至 23 ，边搅拌边加入到 20 mL 硝酸 钾和硝酸混合液中，滴完之后，慢慢升 温至 120 ，保温搅拌 3 h。薄层色谱 （TLC）跟踪至反应结束，将反应混合 物冷却至 10 ，倒入适量的冰水混合 物中，用 Na2CO3 中和，过滤除去生成 的盐，滤液用 CHCl3 萃取，萃取液蒸 干后，用酒精进行重结晶，得淡黄色 2- 氯-4-硝基吡啶 -N-氧化物产品 7.05 g，产 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 率 81.3%，m.p 152154 5。 IR（KBr）v/cm：3 109、3 070、3 026、1 593、1 518、1 458、1 279、737；MS（ESn） m/z：176、160、145、130、114、78、 63、50；元素分析：理论值，C- 36.47、H-1.82、N-17.21 ；实测值，C- 36.42、H-1.85、N-17.23 。 1.3.3 2-氯-4- 氨基吡啶（）的合 成 在 100 mL 三颈瓶中加入 1.75 g（0.01 mo1）、12.3 mL（0.21 mo1）冰乙酸，1.66 g（0.03 mo1）铁粉， 用水浴缓慢加热至 90 ，继续反应 1 h，薄层色谱（TLC）跟踪至反应完成， 冷却，用 Na2CO3 溶液中和反应至 pH 为 7，然后用 CHCl3 萃取，合并有机相 后，用无水 MgSO4 干燥，减压回收 CHCl3，得浅棕色粗产物，然后用氯仿- 乙醇重结晶，得 1.17 g 淡黄色针状晶体 ，产率 86.7%，m.p 9093 5。 IR（KBr）v/cm-1 ：3 425、3 321、3 149、1 600、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 1 417、1 254、1 279、737；MS（ESn） m/z：130、114、78、52；元素分析： 理论值，C-46.69、H-3.89、N-21.88； 实测值，C-46.38、H-3.81、N-21.93。 2 结果与分析 2.1 反应温度对转化率的影响 在 n（2-氯吡啶） n（30%H2O2）=1.0 3.5 的情况下，考 察不同反应温度对氮氧化反应的影响， 结果见表 1。 由表 1 可知，原料转化率随着反 应温度的不同会发生较大的变化。当反 应温度比较低时，氮氧化反应很难激发， 反应几乎不能进行。随着反应温度的升 高，转化率逐渐提高，当温度为 80时， 转化率最大，达到 99.5%。由于 H2O2 是一个热敏性物质，如果反应温度进一 步提升，H2O2 就会加速分解，因此， 收率随着温度进一步升高而降低，并且 反应温度过高时，反应过于激烈，不利 于反应的控制，故反应温度选择 80 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 为宜。 2.2 不同因素对化合物合成的 影响 2.2.1 “一锅法” 对收率的影响 本试验中采用“ 一锅法” 合成产物 ，对 第一步的产物不进行进一步分离和提纯， 直接进入下一步硝化反应，该过程可省 去浓缩、萃取、盐酸提取、再进行硝化 等中间处理过程，减少了在后处理过程 中造成的中间产物损失，相对提高了收 率。 2.2.2 硝化反应温度对收 率的影响 硝化反应是放热反应，反应 温度较低时，硝解液所产生的硝酸根阳 离子 NO2+浓度较低，硝化反应难以有 效进行，致使反应的产率过低。随着反 应温度的升高，溶液中产生的 NO2+增 多，硝化生成的产物增加。但在反应 过程中，温度太高，硝酸分解速率加剧， 溶液因硝酸的分解产生大量的水，导致 硝酸的浓度降低，硝化能力下降；同时， 由于反应的温度过高，易发生冲料现象， 造成危险。在硝酸钾和硝酸作硝化剂的 -精选财经经济类