合成2_3_二氯_5_三氟甲基吡啶的研究进展

1、化学试剂,2004,26(6,333336合成2,32二氯252三氟甲基吡啶的研究进展赵文魁3,张华,李亚明(大连理工大学精细化工国家重点实验室,辽宁大连116012摘要:综述了含氟吡啶类除草剂、杀虫剂中间体2,32二氯252三氟甲基吡啶的几种合成方法。关键词:除草剂;杀虫剂;中间体;2,32二氯252三氟甲基吡啶中图分类号:O626.32文献标识码:A 文章编号:025823283(20040620333204 收稿日期:2003209230作者简介:赵文魁(19702,男,辽宁大连人,硕士,研究方向为农药中间体的合成与应用研究。近年来,含氟杂环类农药的发展1异常迅速,相关中间体的开发也成为

2、关注的热点。2,32二氯252三氟甲基吡啶(2,3,52DCTF ,是氟代氮杂环类农药中重要的一种中间体,由它合成的农药(见图1,一类如吡氟禾草灵2,氯氟乙禾灵,吡氟氯禾灵3等除草剂4,11,它们具有药效高,毒性低,污染小等特点;另一类如氟啶脲57等苯甲酰脲类杀虫剂8,9,12,作用机理独特,具有高效、低毒、对环境友好等显著特点。由2,32二氯252三氟甲基吡啶合成的农药在美国、西欧、日本等发达国家已上升为除草剂、杀虫剂的骨干品种1315,而我国对这种高效、低用量农药中间体的研制步伐缓慢,影响了新农药的开发和工业化。因此,研发具有工业化前景的中间体合成方法意义重大。本文综述了2,32二氯252

3、三氟甲基吡啶的几种主要的合成方法。1羧酸转化法羧酸转化法2,10是利用环化时氯原子的定位性比较好的特点,先用二氯乙腈和异丁烯醛环化16直接合成2,32二氯252甲基吡啶,但反应中二氯乙腈只有60%的转化率,2,32二氯252甲基吡啶的收率仅为40%。在此法中,2,32二氯252甲基吡啶5位上的甲基用高锰酸钾氧化成羧基17,然后与HF 反应,四氟化硫作催化剂,羧基向三氟甲基转化。此法的甲基氧化工艺尚不成熟,而且四氟化硫的毒性较大。2由22氯252三氟甲基吡啶合成18此法主要是先合成22氯252三氟甲基吡啶,后者再经过酮化,卤代,即可制得2,32二氯252三氟甲基吡啶。21122氯252三氟甲基吡

4、啶的合成21111以烟酸2,10作为原料,先氟化得32三氟甲基吡啶,再氯化而得22氯252三氟甲基吡啶,收率达77%。21112以22氨基252甲基吡啶为原料19,与溴作用生成22溴252甲基吡啶,收率为9116%。再与氯气作用,生成22氯252三氯甲基吡啶,收率为6518%。再与HF 作用,用红色HgO 做催化剂20,以75%的收率制得22氯252三氟甲基吡啶。此法收率、转化率以及选择性都比较好,但步骤多,生产成本相对就高。21113乌尔曼反应10乌尔曼反应是以铜作催化剂,通过三氟甲基碘对22氯252碘吡啶进行三氟甲基化。此工艺原料成本高,尚处于理论探索阶段。21114以22氨基252甲基吡

5、啶为原料,经溴化、氯化再经氟取代制取21这是比较早的制取方法,收率较高,还可连续化,缺点是起始物质成本高。21115以吡啶为原料经氟甲基化再氯化制取21 近20年以2,3,52DCTF 为中间体的吡啶类衍生物农药(3:近10年开发的新农药品种 此路线原料易得,但收率太低。21116采用相转移催化剂2 将32甲基吡啶氯化,然后在相转移催化剂作用下与K F 反应。相转移催化剂主要是用十六烷三甲基溴化铵,氟代反应的收率可达70%以上。21117氯化、氟化法21,22此法的特点为成本很低,同时运用氯气和HF ,在催化剂的作用下高温合成22氯252三氟甲基 吡啶,收率为60%。此工艺中的副产物,经脱氯后

6、,可再利用,从而提高了反应的总收率(可达80%,使工业废物降低到最低限度。反应的催化剂主要是金属氟化物。此工艺现已工业化。 212由22氯252三氟甲基吡啶合成2,32二氯252三氟甲基吡啶21211采用活性炭催化剂23此法主要是在22氯252三氟甲基吡啶的3位上氯化,催化剂是活性炭,最高收率为7411%,缺点是异构体较多,难于分离。21212吡啶酮法18文献24报道,22氯252三氟甲基吡啶在FeCl 3催化下,进行氯化,可以得到2,3,52DCTF 。但此法的收率以及选择性都不够理想。改进的方法,是22氯252三氟甲基吡啶在碱和三甲基甲醇的作用下,脱掉2位的氯,变成52三氟甲基吡啶222酮

7、,其目的是为了激活3位,使下一步能在3位上氯化,然后进一步在2位氯化,总收率4312%。此法的优点是反应条件比较温和,缺点是步骤多,尚有待考察各个步骤,以提高反应收率。3卤交换法卤交换法是先合成2,32二氯252三氯甲基吡啶,简称2,3,52DCT C ,然后再经氟交换合成2,3,52DCTF 。氟交换反应已经工业化了25,收率可达98%左右,所以重点研究的是2,32二氯252三氯甲基吡啶的合成。3112,32二氯252三氯甲基吡啶的合成31111由22氯252三氯甲基吡啶合成22氯252三氯甲基吡啶按21112的反应路线合成,然后采用不同的催化剂进行氯化。比较文献26,27提供的方法(见表1

8、,不同的催化剂收率是不同的,从表中可以看出,以六氯化钨为催化剂,合成2,3,52DCT C 的收率可达9614% 。表1不同催化剂与原料的配比、时间、温度对收率的影响催化剂物质的量比t /hT /收率/%M oCl 5010481517068 M oCl 5010513151708316W 6Cl 6010549151708917W 6Cl 60101527151759614HgO0101522180751431112由22氨基252甲基吡啶先溴代再氯化制取19,24,28这种路线工艺简单,但分离异构体较难。311 13由22氨基252甲基吡啶先氯代再溴代制取331114环化法环化法16,29

9、是以全卤代醛与不饱和腈为原料,合成2,32二氯252三氯甲基吡啶,此工艺收率76%,但由于原料卤代醛的合成与分离提纯相对较难,所以尚有待于进一步深入研究。这种方法思路上比较新颖,如果在关键点上有所突破,还是有一定发展前景的。312吡啶基三氯化物与氟交换法2,32二氯252三氯甲基吡啶合成2,32二氯252三氟甲基吡啶的方法主要有以下几种。31211氟化剂为三氟化锑28此法用的氟化试剂是三氟化锑,反应条件不是很苛刻,但是收率仅为3516%。31212氟化剂为HF ,催化剂为含铁或含锑化合物Alexander 等30使用无水氟化氢做反应的氟化试剂,用G LC 跟踪反应,考察了各种催化剂对反应到终点

10、时混合物中的2,3,52DCTF 的含量,如表2所示。实验结果表明,使用FeCl 2做催化剂,终产品中2,32二氯252三氟甲基吡啶的含量可达到9012%。表2不同催化剂、时间、温度对终产品中2,3,52DCTF 含量的影响催化剂t /hT /含量/%FeCl 3141757914SbF 4111706615FeCl 2701709012FeCl 3231838712T iCl 4232006631213氟化剂为HF ,催化剂为含汞、银化合物美国G eorge 等25发明了一套对2,3,52DCT C进行氟化的新实验装置,这套装置是把反应的原料和HF 放在一个反应床中,催化剂附着在反应床上,使

11、经过气化的原料与沸腾的HF 充分接触。这种方法克服了其他催化剂附着在反应床上造成有机物高温分解的缺点,从而生成高纯度和高产率的产品。Alxander 等20还发现了催化效果更好的催化剂,并在这套新发明的装置中进行实验,发现含汞、含银的催化剂对反应的催化效果都比较理想,不仅原料的转化率可以达到98%以上,而且反应的选择性也非常理想,在94%以上(见表3。表3不同催化剂、时间对原料的转化率以及选择性的影响催化剂t /h转化率/%选择性/%黄色HgO 1510098红色HgO229997HgF 2109898AgF 179994Ag 2CO 33010097Ag 2O 309898AgF 23498

12、97HgCl 224224结论综上所述,合成2,3,52DCTF有发展前景的路线主要有两种:一种是先合成22氯252三氟甲基吡啶,然后氯化。此路线工艺简单,分离是关键。另一种是先合成2,32二氯252三氯甲基吡啶,然后氟交换。此路线转化率较好,但对反应条件、设备要求高。参考文献:1刘长令.含氟农药的创制途径J.农药,1998,37(8:125.2黄莜玲,杨岩.含氟除草剂吡氟禾草灵的合成J.农药,1989,28(1:122.3唐庆红.吡氟氯禾灵类除草剂的介绍J.浙江化工,2000,31(3:29232.4Sakam oto N,Y anadgi Y K,Matsuo N.Synthesis an

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