CN101337924B - 一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法。本发明采用甲基吡啶类原料，在自由基引发剂作用下，通过通入氯气进行氯化反应，反应所用缚酸剂为不易溶于水的碳酸盐。本发明的工艺降低了氯气的歧化反应的发生；降低四氯化碳的用量，有利于降低成本和改进工序，同时也有利于环境和大气层的保护。

Description

一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法

技术领域

本发明涉及一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，属于精细化工领域。

背景技术

甲基吡啶的氯化反应为自由基反应，通常在光照或自由基引发剂作用下，于氯代烃等惰性溶剂中进行。反应通常容易在甲基上进行，母核上发生氯代反应的几率很低。由于氯代反应要产生氯化氢，而甲基吡啶比氯甲基吡啶有更强的碱性，更容易与氯化氢生成不溶于溶剂的盐酸盐沉淀，从而使反应不能正常进行，甚至导致产物进一步氯代，生成多氯代物。因此，需要缚酸剂吸收掉氯化氢，从而使未反应的甲基吡啶游离出来。

一般常用缚酸剂为有机胺或无机碱类，由于产物容易与有机胺发生取代反应生成季铵盐，所以此处不宜用有机胺作缚酸剂。用无机碱作缚酸剂，则存在碱性条件下氯气容易被碱歧化。

日本专利平1-258662介绍以碳酸钠作缚酸剂，实际试验中发现，随着反应的进行，副产氯化氢与碳酸钠生成氯化钠，由于氯化钠水溶性差，所以在碳酸钠表面生成一层氯化钠包覆层，阻滞了碳酸钠的继续作用，造成碳酸钠失效。

EP0557967报道用碳酸钾溶液作吸收剂，生产过程中根据氯气的通入量严格控制碳酸钾的加入量，以控制PH值＝0.8~2.5。实际试验中发现，由于滴加过程是在65~67℃，滴加液在尚未与盐酸盐反应前，已经与氯气发生剧烈歧化反应。

当然，也可以采取过量原料的方法，利用过量原料的碱性吸收氯化氢。这种方法是以牺牲原料的转化率为代价，同时需要考虑原料的充分回收，对后面的分离要求比较高。

发明内容

为了克服上述难题，本发明提出以水不溶的碳酸钙或碱式碳酸镁与水的混合物代替碳酸钠或碳酸钾作缚酸剂。其原理在于，碳酸钙或碱式碳酸镁不溶于水，但是可以溶于酸生成二氧化碳和氯化钙或氯化镁，从而达到消耗氯化氢，降低酸度的目的。并且随着溶液酸度的增加，反应速度加剧；酸度降低，反应速度降低。利用这一特性，可以自动控制反应体系的PH值在0.5~2.0之间。

为实现上述发明目的本发明采用以下技术方案：

取一定量的甲基吡啶类原料、自由基引发剂、缚酸剂和水投入反应瓶中，反应瓶中混合物在60~65℃搅拌下，于一定时间内内匀速通入氯气，反应后所得混合物用氢氧化钠溶液调PH＝8.0~9.0，加入有机溶剂萃取两次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，常压蒸出有机溶剂，残液减压蒸馏，得到甲基吡啶类氯化物。其中自由基引发剂为偶氮二异丁氰，自由基引发剂与甲基吡啶类原料重量比为0.5~5％；氯化过程可以用惰性溶剂，也可以不用惰性溶剂；缚酸剂为碳酸钙、碱式碳酸镁中任意一种；甲基吡啶类原料为甲基吡啶及其衍生物；甲基吡啶类原料与缚酸剂的摩尔比为0.5~2，其中优选0.8~1.2；水的用量为缚酸剂质量的100％~500％，其中优选100~300％；氯气与甲基吡啶类原料摩尔比为1～3∶1。

本发明用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法具有如下优点：

1.由于碳酸钙或碱式碳酸镁的水溶性差，它们与水的混合物的pH值接近中性而不是碱性，因此极大地降低了氯气的歧化反应的发生；

2.由于吸收盐酸后生成的氯化钙、氯化镁的溶解度比氯化钠高许多，并且具有更高的水合性，因此有利于缚酸剂的表面更新。

3.该方法与原四氯化碳方法比较，可以降低四氯化碳的用量，甚至可以不用四氯化碳，有利于降低成本和改进工序，同时也有利于环境和大气层的保护。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是：这些实施例仅用于证实本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例一：

于1000ml四口烧瓶中，配置电动搅拌、温度计、氯气导入管、回流冷凝管，尾气氯气吸收装置，恒温水浴锅。取2-甲基吡啶46.6g(0.50mol)，四氯化碳200ml，偶氮二异丁氰1.0g，碳酸钙50g(0.5mol)、水100g的混合液投入反应瓶中。于60~65℃搅拌下，于8小时内匀速通入氯气42.6g(0.6mol)。

反应后所得混合物用氢氧化钠溶液调PH＝7.0~8.0，分去水相，过滤除去四氯化碳中不溶性碳酸钙，所得四氯化碳相加入10％氢氧化钠洗涤，用无水硫酸钠干燥，常压蒸出溶媒四氯化碳，蒸馏残液以气相色谱检测，结果剔除溶剂峰归一化分析：2-甲基吡啶10.2％，2-氯甲基吡啶85.7％，2-二氯甲基吡啶2.2％，2-三氯甲基吡啶1.3％。残液减压分馏，收集45~47℃/1.5mmHg馏分，得无色液体2-甲基吡啶47.6g(0.373mol)，产率74.6％。

实施例二：

于1000ml四口烧瓶中，配置电动搅拌、温度计、氯气导入管、回流冷凝管，尾气氯气吸收装置，恒温水浴锅。取2-甲基吡啶46.6g(0.50mol)，偶氮二异丁氰1.0g，碳酸钙50g(0.5mol)、水100g的混合液投入反应瓶中。于60~65℃搅拌下，于8小时内匀速通入氯气42.6g(0.6mol)。

反应后所得混合物用氢氧化钠溶液调PH＝8.0~9.0，加入乙酸乙酯100ml×2萃取两次，合并乙酸乙酯相，用无水硫酸钠干燥，常压蒸出溶媒乙酸乙酯，蒸馏残液以气相色谱检测，结果剔除溶剂峰归一化分析：2-甲基吡啶18.6％，2-氯甲基吡啶76.9％，2-二氯甲基吡啶1.2％，2-三氯甲基吡啶0.3％。残液减压分馏，收集45~47℃/1.5mmHg馏分，得无色液体2-甲基吡啶40.7g，产率63.8％。

实施例三：

以碱式碳酸镁代替碳酸钙，实验操作同实施例一，蒸馏残液以气相色谱检测，结果剔除溶剂峰归一化分析为：2-甲基吡啶13.1％，2-氯甲基吡啶84.6％，2-二氯甲基吡啶1.3％，2-三氯甲基吡啶0.5％。减压分流后，得2-氯甲基吡啶45.7g(0.358mol)，产率71.6％。

实施例四：

以碱式碳酸镁代替碳酸钙，实验操作同实施例二，蒸馏残液以气相色谱检测，结果剔除溶剂峰归一化分析：2-甲基吡啶20.2％，2-氯甲基吡啶77.8％，2-二氯甲基吡啶1.0％，2-三氯甲基吡啶0.2％。减压分流后，得2-氯甲基吡啶39.9g(0.313mol)，产率62.6％。

实施例五：

以等摩尔的2，3-二甲基吡啶代替2-甲基吡啶，实验操作同实施例一，蒸馏残液以气相色谱检测，结果剔除溶剂后归一化分析：2，3-二甲基吡啶13.2％，3-甲基-2-氯甲基吡啶75.1％。回收溶剂后减压分流，收集58~60℃/1.5mmHg馏分，得粉红色液体3-甲基-2-氯甲基吡啶48.7g(0.344mol)，产率68.8％。

实施例六：

以等摩尔的2，6-二甲基吡啶代替2-甲基吡啶，实验操作同实施例二，蒸馏残液以气相色谱检测，结果剔除溶剂后归一化分析：2，6-二甲基吡啶10.2％，6-甲基-2-氯甲基吡啶80.1％。回收溶剂后减压分流，收集50~54℃/1.0mmHg馏分，得粉无色液体6-甲基-2-氯甲基吡啶50.5g(0.357mol)，产率71.3％。

Claims (8)

1.一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于甲基吡啶类原料在自由基引发剂作用下，通过通入氯气进行氯化反应，反应所用缚酸剂为碳酸钙和碱式碳酸镁中任意一种，产物为甲基吡啶类氯化物，具体步骤如下：

取一定量的甲基吡啶类原料、自由基引发剂、作为缚酸剂的碳酸钙和碱式碳酸镁中任意一种和水投入反应瓶中，反应瓶中混合物在60～65℃搅拌下，于一定时间内匀速通入氯气，反应后所得混合物用氢氧化钠溶液调pH＝7.0～9.0，加入有机溶剂萃取两次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，常压蒸出有机溶剂，残液减压分馏，得到甲基吡啶类氯化物。

2.如权利要求1所述一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于：自由基引发剂为α，α’-偶氮二异丁腈，自由基引发剂为甲基吡啶类原料质量的0.5～5％。

3.如权利要求1所述一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于：甲基吡啶类原料为甲基吡啶、多甲基吡啶。

4.如权利要求1所述一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于：甲基吡啶类原料与缚酸剂的摩尔比为0.5～2。

5.如权利要求4所述一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于：甲基吡啶类原料与缚酸剂的摩尔比为0.8～1.2。

6.如权利要求1所述一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于：水的用量为缚酸剂质量的100％～500％。

7.如权利要求6所述一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于：水的用量为缚酸剂质量的100～300％。

8.如权利要求1所述一种用于甲基吡啶类侧链氯化反应的方法，其特征在于：氯气与甲基吡啶类原料摩尔比为1～3∶1。