CN107286087B - 一种2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法 - Google Patents

一种2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2‑氰基‑3‑氯‑5‑三氟甲基吡啶的合成方法，属于有机合成技术领域。所述的方法步骤为：(1)以2,3‑二氯‑5‑三氟甲基吡啶为原料，在溶剂体系内加入催化剂，经氟化合成2‑氟‑3‑氯‑5‑三氟甲基吡啶，(2)将步骤1所的2‑氟‑3‑氯‑5‑三氟甲基吡加入氰化试剂氰化后，经水洗，蒸馏后，得2‑氰基‑3‑氯‑5‑三氟甲基吡啶。产品纯度可达到99.5％，收率可达到90％，过程反应条件温和，易于操作，适合规模化生产。

Description

一种2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一种2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法。
背景技术
近年来，由于吡唑酰胺类杀菌活性化合物的杀菌谱广、毒力高、用量少的特点，使其在农药研究中越来越受到重用。化合物2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶是制备此类杀菌剂的的关键中间体。
美国专利US6699993提出了以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料与4-二甲氨基吡啶进行反应，再经氰化反应得到所需要的产品2-氰基-3-氯-5三氟甲基吡啶，收率约80％，但4-二甲氨基吡啶回收工艺繁琐，回收率偏低，不利于循环套用，工业化生产实施困难。
发明内容
针对现有技术中采用以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料制备2-氰基-3-氯-5三氟甲基吡啶需要用到活性试剂4-二甲氨基吡啶，反应周期长，工业化实施困难的不足之处，本发明的目的在于提供一种2-氨基-3-氯-5三氟甲基吡啶的合成方法，该方法反应条件更为温和，产品收率高。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法，该方法包括如下步骤：
(1)以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料，将其置于溶剂Ⅰ中并加入催化剂Ⅰ和氟化试剂，进行氟化反应后，经蒸馏得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶；
(2)将步骤(1)所得的2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶置于溶剂Ⅱ中并加入催化剂Ⅱ和氰化试剂，进行氰化反应后获得含2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶粗品的反应液；
(3)将步骤(2)得到的含2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶粗品的反应液进行后处理(水洗，油层蒸馏)，即获得2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶产品。
上述步骤(1)中，所述溶剂Ⅰ为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺或N,N-二乙基甲酰胺，所述溶剂Ⅰ与2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的重量比例为(1-10)：1，优选为(3-5)：1。
上述步骤(1)中，所述催化剂Ⅰ为四丁基溴化铵、甲基三辛基氯化铵或苄基三乙基氯化铵，催化剂Ⅰ与2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的摩尔比例为(0.01-0.2)：1，优选(0.05-0.1)：1。
上述步骤(1)中，所述氟化试剂为无水CaF2、KF或NaF，氟化试剂与2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的摩尔比例为(1.05-5)：1，优选(1.1-2)：1。
上述步骤(1)中，所述氟化反应的反应温度为100-200℃，优选140-170℃，氟化反应时间为2-15h，优选5-10h。
上述步骤(2)中，所述的溶剂Ⅱ为二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯或乙酸乙酯，溶剂Ⅱ与2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的重量比例为(2-10)：1，优选(3-5)：1。
上述步骤(2)中，所述催化剂Ⅱ为四丁基溴化铵、甲基三辛基氯化铵或苄基三乙基氯化铵，催化剂Ⅱ与2,3-二氟-5-三氟甲基吡啶的摩尔比例为(0.01-0.2)：1，优选(0.05-0.1)：1。
上述步骤(2)中，所述氰化试剂为NaCN、KCN或氰铵，氰化试剂与2,3-二氟-5-三氟甲基吡啶的摩尔比例为(1-12)：1，优选(1.02-1.05)：1。
上述步骤(2)氰化反应中，氰化反应温度为0-50℃，优选15-30℃，氰化反应时间为5-20h，优选10-15h。
上述步骤(3)中，所述后处理过程为：首先将步骤(2)得到的含2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶粗品的反应液进行水洗，经水洗分层后，对油层进行减压蒸馏，收集100-110℃和15mmHg条件下的馏分，得到的无色液体即为2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶产品。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明提供了一种2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法，溶剂易于回收，催化效率高，同时反应条件更为温和。
2、通过实验验证，采用本发明合成方法制备的2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶产品纯度可达到99.5％，收率达到90％。
3、本发明方法具有收率高，生产成本低的特点，适合工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明。
本发明为2-氨基-3-氯-5三氟甲基吡啶的合成方法，该方法是以2,3-氯-5-三氟甲基吡啶为原料，经氟化，氰化制备2-氨基-3-氯-5三氟甲基吡啶的合成方法。
本发明的合成路线如下：
Figure GDA0001371555710000031
本发明方法具体过程如下：
(1)2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成
以2,3-氯-5-三氟甲基吡啶为原料，在溶剂体系内加入催化剂，经氟化合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。所述溶剂选用N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N,N-二乙基乙酰胺，N,N-二乙基甲酰胺。优选DMAC，可以提供更高的反应温度，缩短反应时间。溶剂的加入量为2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的1-10倍质量，优选3-5倍。溶剂量低于3倍反应时间过长；高于5倍溶剂回收损耗过大。催化剂选用四丁基溴化铵、甲基三辛基氯化铵、苄基三乙基氯化铵等相转移催化剂。催化剂的加入量为2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的0.01-0.2倍摩尔，优选0.05-0.1倍。氟化试剂选用无水CaF2、KF或NaF。优选KF，工业化更容易得到，氟化试剂的用量为2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的1.05-5倍摩尔，优选1.1-2倍，低于1.1反应不彻底。反应温度为100-200℃，优选140-170℃。低于120℃氟化不完全，反应时间长；高于160℃有杂质生成。氟化反应时间为2-15h，优选5-10h。回收溶剂后，蒸馏得2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。
(2)2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成
将步骤1所的2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡在溶剂体系加入催化剂、氰化试剂反应后，经后处理水洗，油层蒸馏后，得2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶。所述溶剂选用二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯或乙酸乙酯。优选二氯乙烷，对2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶溶解度更好，密度较大，易于后处理分层。溶剂的加入量为2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的2-10倍质量，优选3-5倍。催化剂为四丁基溴化铵、甲基三辛基氯化铵、苄基三乙基氯化铵。催化剂的加入量为2,3-二氟-5-三氟甲基吡啶的0.01-0.2倍摩尔，优选0.05-0.1倍。氰化试剂为NaCN、KCN、氰铵。考虑经济因素，优选氰化钠，氰化物的用量为2,3-二氟-5-三氟甲基吡啶的1-12倍摩尔，优选1.02-1.05倍，低于1.02倍反应不完全；高于1.05倍，后处理不够经济。反应温度为0-50℃，优选15-30℃。低于15℃，氰化不完全，反应时间长；高于30℃，氰化钠水解，影响反应收率。氰化反应时间为5-20h，优选10-15h。后处理经水洗分层，溶剂回收后，蒸馏收集100-110℃/15mmHg馏分。得无色液体为2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶。其纯度可达99.5％。
实施例1：
1、500mL玻璃瓶中，配套蛇形冷凝管，依次投入2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶54.0g(0.25mol)，DMAC 150g，无水KF 18.9g(0.325mol)，苄基三乙基氯化铵4g(0.018mol)，油浴升温至170℃，计时反应5h，蒸馏回收DMAC后，减压收集2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡48.6g，分析测得其2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡含量为99.5％，收率97％。
2、500mL玻璃瓶，依次投入2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡48.6g(0.243mol)，二氯已烷200g，30％氰化钠40.4g(0.247mol)，苄基三乙基氯化铵4g(0.018mol)，升温至20℃，计时反应10h，后处理分水后，油相回收二氯乙烷后，收集100-110℃/15mmHg馏分。得无色液体2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶产品46.7g。分析测得产品中2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶含量99.6％(GC)，两步反应总收率90.1％。
实施例2：
将实施例1步骤一中的氟化反应温度换为130℃，其他操作条件包括后处理步骤均与实施例1相同，收集2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡46.12g，分析测得其2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡含量为99.5％(GC)，收率92％。
实施例3：
将实施例1中的氰化反应温度换为45℃，其他操作条件包括后处理步骤均与实施例1相同，得到2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶产品42g。分析测得产品中2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶含量99.3％(GC)，两步反应总收率86.5％。
本发明上述实施例的目的是为更好的理解本发明的内容所体现的实质性特性，但所举之例不应视为对本发明保护范围的限制。

Claims (1)

1.一种2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法，其特征在于：在500mL反应瓶中，依次投入2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶54.0g，DMAC 150g，无水KF 18.9g，苄基三乙基氯化铵4g，升温至170℃，计时反应5h，蒸馏回收DMAC后，减压收集2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶 48.6g，分析测得其2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶 含量为99.5％，收率97％；在500mL反应瓶中，依次投入2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶 48.6g，二氯乙烷 200g，30％氰化钠40.4g，苄基三乙基氯化铵4g，升温至20℃，计时反应10h，后处理分水后，油相回收二氯乙烷后，收集100-110℃/15mmHg馏分得无色液体2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶产品46.7g；GC分析测得产品中2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶含量99.6％，两步反应总收率90.1％。
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