CN101602712A - 一种合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法 - Google Patents
一种合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种合成2－氟－3－氯－5－三氟甲基吡啶的新方法，所述的方法步骤为：(1)以甲苯为脱水剂，将溶剂与氟化钾以及相转移催化剂一同加热到80～135℃回流3小时，以甲苯为脱水剂除去溶剂以及氟化钾中的水；(2)加入2，3－二氯－5－三氯甲基吡啶，在105～135℃下反应5小时，反应结束后进行后处理可以得到高纯度的2－氟－3－氯－5－三氟甲基吡啶，其收率可以达到94.7％，纯度可以达到98.5％。
Description
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法。
背景技术
2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶是一种重要的化工中间体原料，是合成除草剂高效盖草能的关键中间体，其市场价值及应用前景倍受关注。
目前有两种方法来制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，一种是以2-氯-5-三氟甲基吡啶为起始原料，US4490534详细报道了合成2-氯-5-三氟甲基吡啶的方法，在此基础上，采用钨、锌、铁等的氯化物作为催化剂，在较高的温度下可以将吡啶环3位上氯从而得到2，3-二氯-5-三氟甲基吡啶，但是该方法本身的原料就不易得，同时反应温度较高，最后得收率只有85％。
另一种是以2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶为原料，专利US4567273对采用该方法作了详细报道，以HgF2、AgF、HgO、HgCl等为活化剂，以HF为氟化剂，在低温下可以将2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶氟化得到2，3-二氯-5-三氟甲基吡啶，该方法对反应装置的要求较高，同时采用了HgO、HgCl等活化剂，其毒性大，工业生产技术难度大。
国内对采用氟化钾为氟化剂也有报道，但是氟化钾没有经过与溶剂回流脱水活化，也没有采用相转移催化剂活化反应，所以反应的效果一般，收率也不太理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用比较安全的氟化剂氟化钾合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的方法。
本发明具体的反应如下：
具体的实施方案为：(1)以苯或甲苯为脱水剂，将脱水剂与溶剂、氟化钾以及相转移催化剂一同加热回流脱去溶剂和氟化钾中的水；(2)加入2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶，加热反应数小时，反应结束后进行后处理可以得到高纯度的2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。其中步骤(1)是关键步骤。
所述步骤(1)的脱水剂可以为苯或甲苯，反应溶液选择N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。加入的脱水剂与溶剂的体积比为1∶2～10，反应中溶剂的用量为每克2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶用溶剂5～15ml。脱水的温度控制在80～135℃，脱水的时间为2～6小时，所用相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵或者苄基三乙基溴化铵。
2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶和氟化钾以及相转移催化剂的摩尔比例为1∶5～10∶0.02～0.1，步骤(2)的反应温度控制在105～135℃，反应时间为4～8小时。
本发明对比了采用N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺作为溶剂的反应情况，采用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂要略优于采用N，N-二甲基乙酰胺作为溶剂的情况。
上述制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的方法，其反应步骤(1)的优选为：加入的脱水剂优选为甲苯，反应溶剂优选N，N-二甲基甲酰胺，二者的最佳体积比为1∶3。脱水条件为在115℃回流脱水，时间为3小时。使用的溶剂体积为每克2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶加入溶剂8ml。
上述制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的方法，其反应步骤(2)的优选为：加入的2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶与氟化钾及相转移催化剂的最佳摩尔比例为1∶6∶0.04，反应的最佳温度控制在120～125℃，最佳时间为5小时。反应结束后，过滤丢弃固相，减压精馏，收集50～55℃/11mmHg流出物，得到无色液体，为2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，其纯度可达98.5％，收率达到94.7％。
本发明的优点在于：
1.本发明采用的氟化方法对工业设备要求低，反应条件较温和，易于生产控制。
2.本发明采用的相转移催化剂解决了固、液两相反应接触不充分的缺点，加入的相转移催化剂可以使氟化钾中的氟离子与有机相有充分的接触机会，提高了反应效率。
3.本发明采用了甲苯或苯脱水，提高了氟化钾的分子活性，得到氟化物的选择性高。
4.本发明的方法在生产过程中不产生有毒物以及废液，对环境友好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
25g(0.43mol)氟化钾与50ml甲苯以及150ml N，N-二甲基甲酰胺加入到250ml四口反应烧瓶中，加入相转移催化剂苄基三乙基氯化铵0.66g(0.0029mol)，装上汽水分离器，加热到回流115℃回流脱水3小时，脱水结束后，加入19.1g(0.072mol)2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶，120℃保温反应5小时，反应结束后，抽滤，丢弃固相。有机相减压精馏收集50～55℃/11mmHg流出物，得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，其纯度可达98.5％，收率达到94.7％。
实施例2：
除了反应时间为6小时，加入的氟化钾与2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶比例为8∶1其他的反应条件以及后处理方法均与实施例1相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，纯度达到了95.2％，收率92.1％。
实施例3：
除了回流脱水温度为90℃，其他的反应条件以及后处理方法均与实施例1相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，纯度达到了94.2％，收率89％。
实施例4：
除了回流脱水温度为125℃，加入相转移催化剂苄基三乙基溴化铵，其他的反应条件以及后处理方法均与实施例1相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，纯度达到了96.6％，收率93％。
实施例5：
除了反应温度在130℃，其他的反应条件以及后处理方法均与实施例1相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，纯度达到了95.3％，收率91.3％。
实施例6：
除了回流脱水温度在130℃，反应温度在130℃，其他的反应条件以及后处理方法均与实施例1相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，纯度达到了94.2％，收率91.1％。
实施例7：
25g(0.43mol)氟化钾与50ml甲苯及150ml N，N-二甲基乙酰胺加入到250ml四口反应烧瓶中，加入相转移催化剂苄基三乙基溴化铵0.79g(0.0029mol)，装上汽水分离器，加热到回流115℃回流脱水3小时，脱水结束后，加入19.1g(0.072mol)2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶，120℃保温反应5小时，反应结束后，抽滤，丢弃固相。有机相减压精馏收集50～55℃/11mmHg流出物，得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，纯度可达98.5％，收率达到93.7％。
实施例8：
除了反应时间为8小时，加入相转移催化剂苄基三乙基氯化铵1.64g(0.0072mol)，其他的反应条件以及后处理方法均与实施例7相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，纯度达到了97.2％，收率91.2％。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于具体的步骤为：(1)以甲苯或者苯为脱水剂，将脱水剂与溶剂、氟化钾以及相转移催化剂，一同加热回流一定时间脱去溶剂以及氟化钾中的水；(2)加入2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶，保温反应，反应结束后进行后处理可以得到高纯度的2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。
2.根据权利要求1所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的反应步骤(1)以甲苯或苯为脱水剂，反应溶剂选择N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺，相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵或苄基三乙基溴化铵。
3.根据权利要求2所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的反应步骤(1)以甲苯脱水剂，反应溶剂选择N，N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求1所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的加入的脱水剂与溶剂的体积比为1∶2～10，优选1∶3。
5.根据权利要求1所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的反应中溶剂的量为每克2，3-二氯-三氯甲基吡啶使用溶剂5～15ml，优选8ml。
6.根据权利要求1所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶和氟化钾以及相转移催化剂的摩尔比例为1∶5～10∶0.02～0.1，优选1∶6∶0.04。
7.根据权利要求1所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的脱水温度选择在80～135℃，优选115℃；脱水时间为2～6小时，优选3小时。
8.根据权利要求1所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的步骤(2)的反应温度为105～135℃，优选120～125℃；反应时间为4～8小时，优选5小时。
9.根据权利要求1所述的制备2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的后处理方法为反应结束后，过滤丢弃固相，液相进行减压精馏，收集50～55℃/11mmHg流出物，得到无色液体，为2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。
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