直接环合制备2-氯-5-氯甲吡啶.pdf

直接环合制备直接环合制备 2 氯氯 5 氯甲吡啶氯甲吡啶 温自强 高中良 周彦峰 邱继平 2 氯 5 氯甲基吡啶 简称 CCMP 或 PMC 是合成新烟碱类杀虫剂的 重要中间体 也是生产医药工业的重要原料 近几年由于吡虫琳和啶 虫眯己成为大吨位的品种 2 氯 5 氯甲基吡啶的重要性也日益突出 今后的生产和消费仍具有较强的走势 早期国内生产 2 氯 5 氯甲基 吡啶常以3 甲基吡啶或苄胺和丙醛为原料反应制得2 氯 5 甲基吡啶 再侧链氯化得 2 氯 5 氯甲基吡啶 但氯化反应为自由基反应 所得 产物为 2 氯 5 氯甲基吡啶 2 氯 5 二氯甲基吡啶 2 氯 5 三氯甲基 吡啶以及 2 氯 5 甲基吡啶的环上氯化产物的混合物 给产物分离造 成很大的困难 近些年大部分企业己转用环戊二烯 丙烯醛路线来生 产 此路线为美国瑞利 公司开发 通过环合反应直接制备 2 氯 5 氯甲基吡啶 避免了氯化 过程中产生副产物 产品纯度可达 95 以上 采用这条路线后 所有 原材料国内都有生产 工艺简单 合成总收率高 产品纯度高 经济 效益显著 2 氯 5 氯甲基吡啶分子式为 C6H5CI2N 分子量 162 02 纯品为 无色结晶 熔点 35 36oC 沸点 88 90oC 400Pa 工业品为橘红色液 体或粘稠状 环戊二烯 丙烯醛法制备 2 氯 5 氯甲基吡啶是通过一系 列加成和解聚反应生成 2 氯 2 氯甲基 4 氰基丁醛 简称 CCC 再在 三氯氧磷作引发剂下直接环合制得 2 氯 5 氯甲基吡啶 反应方程式 如图 1 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 在此反应中 2 氯 2 氯甲基 4 氰基丁醛先环化为烯胺 然后在未分离 状态下进行缩合反应而生成 2 氯 5 氯甲基吡啶 我们用正交实验的 方式优化了制备 2 氯 5 氯甲基吡啶的反应条件 并对反应溶剂进行 了考察 得到了适宜的工艺条件 实验部分 仪器与试剂 仪器 GC9700 型气相色谱仪 2X2 型旋片式真空泵 JJ 1 型电动 搅拌器 试剂 2 一氯一 2 一氯甲基 4 一氰基丁醛的 DMF 溶液 纯度 50 以上 自制 三氯氧磷 甲苯 二氯甲烷 N N 一二甲基甲酰胺 纯度 90 以上 均为工业品 实验操作 向四口瓶中加入 2 氯 2 氯甲基 4 氰基丁醛的 DMF 溶液和一定 量溶剂 搅拌升温至反应温度后缓慢滴加三氯氧磷 滴加完毕保温 2 小时 气相色谱跟踪分析测得 CCC 含量 0 5 时反应结束 向反应液 中加入冰水淬灭未反应的三氯氧磷 缓慢滴加 25 的碳酸钠溶液调节 pH 值至 7 8 静置分液 下层为水相 上层为有机相 有机溶剂萃 取水相 合并有机相 饱和食盐水洗涤两次 无水硫酸钠干燥 减压 蒸馏先脱溶剂 后精馏得目标产物 2 氯 5 氯甲基吡啶 气相色谱检 测纯度 称重计算收率 不同溶剂对反应的影响 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 为了选取进行反应最适宜的溶剂 分别考察了二氯甲烷 N N 二甲基甲酞胺 DMF 甲苯作为溶剂的效果 并分析比对了各种溶剂 的优劣 选取出最适宜的反应溶剂 反应条件优化 以正交实验的方法优化了 2 氯 5 氯甲基毗咙的反应条件 采用 的是三因素三水平 L9 33 正交表 如表 1 结果与讨论 不同溶剂对反应的影响采用不同溶剂 测得的实验结果见表 2 反应物三氯氧磷和 CCC 在水存在下都会发生其它副反应 所以此反 应必须在无水条件下进行 根据以上实验结果 从反应收率上看二氯 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 甲烷作溶剂效果最好 从产品纯度上讲甲苯的效果略低于二氯甲烷和 N N 二甲基甲酰胺 三者都到达了 90 以上 但是二氯甲烷沸点较 低 40oC 在反应温度下会有强烈回流 对冷凝水要求较高 而 N N 二甲基甲酰胺的沸点又较高 152 8oC 减压蒸馏时要求较高的真空 度 回收困难 综合以上考虑使用甲苯作溶剂最为合理 实验测得甲 苯的最佳用量为 CCC 重量的 3 6 倍 正交实验 正交实验的结果见表 2 2 氯 5 氯甲基吡啶的收率以 CCC 计 温度对反应的影响 由实验结果看出随着反应温度的升高 反应收率逐渐增大 可见 温度是反应的一个关键因素 超过 90oC 以后 反应收率提高的己不 是很大 而且溶剂甲苯的沸点较低 温度过高反应难以控制 所以较 佳的反应温度是 90oC 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 新典化学 值得信赖的合作伙伴www 108 32 滴加时间对反应的影响 正交实验结果可知 反应收率随着滴加速度的加快先增后减 滴 加太慢反应进行很慢 滴加过快时又会造成飞温 大量反应液会不断 涌上回流管中 严重影响了反应 为了缩短反应时间并保证反应正常 进行 滴加时间以 5 6h 为宜 物料配比对反应的影响 从实验看出 2 氯 氯甲基 4 氰基丁醛与三氯氧磷物质的量的配比 对反应收率的影响较大 结果证明 POC13与 CCC 物料配比为 1 2 1 时收率最高 再加大 POCI3的用量收率增加很少 所以二者的最佳物 质的量的配比为 1 2 1 结论 综上所述 此步环合反应最适合在甲苯中进行 反应结束后容易 回收 由正交实验得出了最适宜的反应温度 滴加时间和物料配比 以保