CN111620812B - 一种2,3-二氯吡啶的合成方法 - Google Patents

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    • C07D213/61—Halogen atoms or nitro radicals

Abstract

本发明提供了一种2,3‑二氯吡啶的合成方法，包括如下步骤：环戊酮与盐酸羟胺反应，以氢氧化钠为缚酸剂，得到化合物A；化合物A在二氯亚砜作用下，发生贝克曼重排反应，得到化合物B；化合物B在醋酸钴催化下，与硼氢化钠反应得到化合物C；化合物C在氯化铵催化下，得到化合物D；化合物D在偶氮二异丁腈作用下，与氯气反应得到化合物E；化合物E和叔丁基次溴酸酯反应，得到2,3‑二氯吡啶。本发明操作步骤简单，所用反应原料廉价易得、总摩尔收率为68.88％，生产出来的2,3‑二氯吡啶纯度为98.0％以上，产品的质量较好，适合于工业化生产。

Description

一种2,3-二氯吡啶的合成方法
技术领域
本发明属于农药中间体合成技术领域，具体是一种2,3-二氯吡啶的合成方法。
背景技术
2,3-二氯吡啶是一种重要的精细化工中间体，可以作为合成新型杀虫剂——氟虫苯甲酰胺的关键中间体。
中国专利(CN103570609A)公开了一种制备2,3-二氯吡啶的方法，该方法以烟酰胺为原料与次氯酸钠反应制备3-氨基吡啶，再以盐酸与双氧水反应获得2-氯-3-氨基吡啶，最后通过桑德迈尔反应得到目标产物。该方法副反应较多，收率较低。
中国专利(CN102086174A)公开了一种2,3-二氯吡啶的生产方法，该方法以2-氯烟酰胺作为原料，避开了由2位氯化带来的副反应多的问题，但是2-氯烟酰胺获得不易，因此该方法的工业化前景不高。
以2-氯-3-硝基吡啶为起始原料合成2,3-二氯吡啶也有文献报道。该合成法主要以苯基氯化膦为氯化试剂，由2-氯-3-硝基吡啶合成2,3-二氯吡啶。
Figure GDA0003577719000000011
该方法由于试剂价格较高，且不易制备，因此也不宜工业化。
中国专利(CN102153507A)公开了一种2,3-二氯吡啶的制备方法，该方法借助2,3,6-三氯吡啶这一中间体，在催化剂Pd/C和缚酸剂的作用下,以有机物作为供氢体，再用盐酸萃取出反应溶剂中的产物。该方法在加氢过程中对2位及6位的氯并无选择性，因此副反应较多，严重影响最终产物的收率和纯度。
中国专利(CN103145609A)公开了一种2,3-二氯吡啶的制备方法，该方法以2,3,6-三氯吡啶作为起始原料，用甲酸铵作为供氢体，但是该方法的转化率较低，因此在分离过程中需要采用精馏方法，收率不高。
综上所述，目前2,3-二氯吡啶的合成收率低，生产成本高，目前国内对合成2,3-二氯吡啶的研究尚未取得令人满意的结果。因此，开发一条起始原料廉价易得、收率高、操作安全、适合工业化生产的2,3-二氯吡啶的合成路线很有意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种以环戊酮为起始原料，操作安全、产品收率高、成本较低的2,3-二氯吡啶的合成方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种2,3-二氯吡啶的合成方法，依次包括如下步骤：
步骤(a)：环戊酮与盐酸羟胺反应，以氢氧化钠为缚酸剂，得到化合物A；化合物A在二氯亚砜作用下，发生贝克曼重排反应，得到化合物B。
Figure GDA0003577719000000021
步骤(b)：化合物B在醋酸钴催化下，与硼氢化钠反应得到化合物C；化合物C在氯化铵催化下，得到化合物D。
Figure GDA0003577719000000022
步骤(c)：化合物D在偶氮二异丁腈作用下，与氯气反应得到化合物E；化合物E和叔丁基次溴酸酯反应，得到2,3-二氯吡啶。
Figure GDA0003577719000000023
所述的一种2,3-二氯吡啶的合成方法，步骤(a)化合物A的合成中，反应溶剂为水，重量为环戊酮的4～8倍，环戊酮与盐酸羟胺和氢氧化钠的摩尔比为1∶1.0～2.0∶1.0～2.0，反应温度为20～30℃，滴加环戊酮的时间为0.5～1.5h，滴毕保温时间为2～3h。
步骤(a)化合物B的合成中，二氯亚砜的量为环戊酮重量的8％～12％，反应温度为30～35℃，滴加二氯亚砜的时间为4～6h，滴毕保温时间为0.5～1.5h。
步骤(b)化合物C的合成中，反应溶剂为甲醇，重量为化合物B的4～8倍，化合物B与硼氢化钠的摩尔比为1∶1.0～1.5，醋酸钴的重量为化合物B重量的1％～3％，滴加硼氢化钠的时间为2～3h，滴毕保温时间为10～15h，反应温度为15～25℃。
步骤(b)化合物D的合成中，催化剂为氯化铵，重量为化合物B的5％，反应温度为15～25℃，反应时间为4～6h。
步骤(c)化合物E的合成中，反应溶剂为乙酸乙酯，重量为化合物D的8～12倍，偶氮二异丁腈的重量为化合物D重量的1％～3％，反应温度为30～35℃。
步骤(c)2,3-二氯吡啶的合成中，叔丁基次溴酸酯与化合物D的摩尔比为3∶1，溶剂为四氯化碳，重量为化合物D的18～22倍，反应温度为60～65℃，滴加叔丁基次溴酸酯的时间为3～4h，滴毕保温时间为4～6h。
与现有技术相比，本发明操作步骤简单，所用反应原料廉价易得、总摩尔收率为68.88％，生产出来的2,3-二氯吡啶纯度为98.0％以上，产品的质量较好，适合于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一、化合物B的合成方法
1000mL四口瓶投入水(504.72g)、氢氧化钠(60g，1.5mol)，搅拌溶解，再分批投入盐酸羟胺(104.24g，1.5mol)，加毕，控温20～30℃，滴加环戊酮(84.12g，1.0mol)滴加时间约1h，滴毕保温2.5h，取反应混合物，加入二氯甲烷萃取，取二氯甲烷层GC分析，环戊酮残留小于0.5％，反应毕。加入二氯甲烷(504.72g)，搅拌20min，静置1h，分出二氯甲烷层MC①，水层加入二氯甲烷(504.72g)，搅拌20min，静置1h，分出二氯甲烷层MC②，合并MC①和MC②，常压蒸馏二氯甲烷，蒸出约504.72g，测水分小于0.2％，得到化合物A的二氯甲烷溶液。
将化合物A的二氯甲烷溶液控温30～35℃，滴加二氯亚砜(8.41g)，滴加时间约5h，滴毕控温30～35℃，继续搅拌反应1h，GC分析，化合物A的残留小于1％，反应毕。
加入水(1.3g)，搅拌0.5h破坏氯化亚砜，再加入碳酸钠(11.24g)搅拌1h，测溶液pH值在6.0～8.0，抽滤，滤饼用二氯甲烷(50.47g)洗涤，合并滤液和洗液。
将滤液和洗液常压蒸馏回收二氯甲烷，剩余物在油泵高真空条件下，收集100～105℃的化合物B的馏分90.21g，摩尔收率为91.0％，GC纯度为96.52％。
二、化合物D的合成方法
配制NaBH4水溶液：165.6g H2O+47.29g NaBH4(1.25mol)，搅拌溶解，并控温5～10℃，备用。
1000mL四口瓶中投入甲醇(594.78g)、化合物B(99.13g，1.0mol)，搅拌，控温15～25℃，投入醋酸钴(1.98g)，滴加配制的NaBH4水溶液，耗时约2～3h，滴毕，控温15～25℃，搅拌12h，GC检测化合物B残留小于1％，反应毕。
继续保持温度15～25℃，加入氯化铵(4.96g)，搅拌5h，GC检测化合物C残留小于1％，反应毕。
减压蒸馏至干，加入二氯甲烷(594.78g)，水(99.13g)，搅拌20min，分层，水层用二氯甲烷(99.13g/次)萃取3次，合并二氯甲烷层，将二氯甲烷层减压蒸馏至干，加入甲基叔丁基醚(297.39g)，控温0～5℃搅拌2h，抽滤，滤饼升温至55～60℃真空4h，除去残留溶剂，再降温至20～25℃，得到75.81g化合物D，摩尔收率为91.19％，GC纯度为98.89％。
三、2,3-二氯吡啶的合成方法
2000mL四口瓶安装金属钛材质的氯气管，氯气管插入反应瓶的底部，另外安装氯气尾气吸收装置，投入乙酸乙酯(831.3g)、化合物D(83.13g，1.0mol)，偶氮二异丁腈(1.66g)，搅拌升温至30～35℃，开始缓慢通氯气，当反应液颜色变为黄绿色时，停止通氯气，控温30～35℃继续搅拌10min，反应液仍为黄绿色，取样GC分析，化合物D残留小于1％，反应毕。
将氯气钢瓶换为氮气钢瓶，通过氯气管向反应液通入氮气30min，反应液的黄绿色褪去，减压蒸馏至干，加入83.13g四氯化碳，再减压蒸馏至干。
加入四氯化碳(1662.6g)，搅拌溶解后转入另一个3000mL四口瓶中，控温60～65℃，滴加叔丁基次溴酸酯(459.06g，3.0mol)，耗时约3～4h，滴毕保温60～65℃继续搅拌5h，GC分析，化合物E残留小于1％，反应毕。加入饱和氯化钠水溶液831.3g，搅拌下，用氨水调pH值至8.0～9.0，静置1h，分去水层，有机层减压蒸出四氯化碳，，加入水(740g)，常压水蒸气蒸馏蒸出2,3-二氯吡啶和水的混合物，降温，抽滤，滤饼干燥，得2,3-二氯吡啶122.33g，HPLC纯度为98.12％，摩尔收率为83.0％。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种2,3-二氯吡啶的合成方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
步骤(a)：环戊酮与盐酸羟胺反应，以氢氧化钠为缚酸剂，得到化合物A；化合物A在二氯亚砜作用下，发生贝克曼重排反应，得到化合物B，反应式如下：
Figure FDA0003577718990000011
步骤(b)：化合物B在醋酸钴催化下，与硼氢化钠反应得到化合物C；化合物C在氯化铵催化下，得到化合物D，反应式如下：
Figure FDA0003577718990000012
步骤(c)：化合物D在偶氮二异丁腈作用下，与氯气反应得到化合物E；化合物E和叔丁基次溴酸酯反应，得到2,3-二氯吡啶，反应式如下：
Figure FDA0003577718990000013
2.根据权利要求1所述的一种2,3-二氯吡啶的合成方法，其特征在于，步骤(a)化合物A的合成中，反应溶剂为水，重量为环戊酮的4～8倍，环戊酮与盐酸羟胺和氢氧化钠的摩尔比为1∶1.0～2.0∶1.0～2.0，反应温度为20～30℃，滴加环戊酮的时间为0.5～1.5h，滴毕保温时间为2～3h。
3.根据权利要求1所述的一种2,3-二氯吡啶的合成方法，其特征在于，步骤(a)化合物B的合成中，二氯亚砜的量为环戊酮重量的8％～12％，反应温度为30～35℃，滴加二氯亚砜的时间为4～6h，滴毕保温时间为0.5～1.5h。
4.根据权利要求1所述的一种2,3-二氯吡啶的合成方法，其特征在于，步骤(b)化合物C的合成中，反应溶剂为甲醇，重量为化合物B的4～8倍，化合物B与硼氢化钠的摩尔比为1∶1.0～1.5，醋酸钴的重量为化合物B重量的1％～3％，滴加硼氢化钠水溶液的时间为2～3h，滴毕保温时间为10～15h，反应温度为15～25℃。
5.根据权利要求1所述的一种2,3-二氯吡啶的合成方法，其特征在于，步骤(b)化合物D的合成中，催化剂为氯化铵，重量为化合物B的5％，反应温度为15～25℃，反应时间为4～6h。
6.根据权利要求1所述的一种2,3-二氯吡啶的合成方法，其特征在于，步骤(c)化合物E的合成中，反应溶剂为乙酸乙酯，重量为化合物D的8～12倍，偶氮二异丁腈的重量为化合物D重量的1％～3％，反应温度为30～35℃。
7.根据权利要求1所述的一种2,3-二氯吡啶的合成方法，其特征在于，步骤(c)2,3-二氯吡啶的合成中，叔丁基次溴酸酯与化合物D的摩尔比为3∶1，溶剂为四氯化碳，重量为化合物D的18～22倍，反应温度为60～65℃，滴加叔丁基次溴酸酯的时间为3～4h，滴毕保温时间为4～6h。
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