CN112390748A - 一种2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2‑氰基‑3‑氟‑5‑三氟甲基吡啶的制备方法，属于有机化学领域。该方法以2‑氰基‑3‑氯‑5‑三氟甲基吡啶为原料，在在氟化试剂和相转移催化剂存在下，极性非质子溶剂中升温反应得到2‑氰基‑3‑氟‑5‑三氟甲基吡啶粗品。过滤除盐后，减压蒸馏得到含量99％以上2‑氰基‑3‑氟‑5‑三氟甲基吡啶。本发明收率高、废水处理简单，三废少，2‑氰基‑3‑氟‑5‑三氟甲基吡啶收率可达到95％。
Description
技术领域
本发明属于有机化学领域，具体涉及一种2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法。
技术背景
2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶为一种重要的农药中间体，主要用于生产3-氟-5-(三氟甲基)-2-吡啶羧酰胺，2-氨基-3-氟-5-三氟甲基吡啶。
目前国外合成方法为以DMSO为溶剂加入氟化铯和碳酸钾升温至80℃后加入2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶，然后升温至95℃反应，反应结束后将反应液倒入冷水中，然后分层，水层用正己烷萃取，分别蒸馏得到产品。
本发明提供一种2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，本方法无废水产生、产品收率高，操作条件简单。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明可通过以下途径实现上述目的，采用的具体方案如下：
一种2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，包括如下步骤：
1)以2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶为原料，在氟化试剂和相转移催化剂存在下，有机溶剂中反应得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶粗品。
2)将步骤1)所得粗品，过滤去除大部分的盐份，直接减压蒸馏得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤1)中，所述氟化试剂选自KF、NaF、MeBF3K、KHF2、NH4F或n-Bu4NF。
进一步地，在上述技术方案中，所述2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶与氟化试剂摩尔比为1：1.1-1.2，优选摩尔比为1：1.1。
进一步地，在上述技术方案中，所述反应溶剂选自极性非质子溶剂，例如DMF、DMA(N,N-二甲基乙酰胺)、DMSO或环丁砜。优选反应溶剂为DMF和环丁砜。
进一步地，在上述技术方案中，所述相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、聚乙二醇、苄基三甲基氯化铵的至少一种。在相转移催化剂基础上，加入催化量(相对于2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的2-5mol％)DBU(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)可以加速反应，缩短反应时间从12-15小时缩短至3-4小时。
进一步地，在上述技术方案中，所述2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶与相转移催化剂摩尔比为1：0.01-0.02。优选摩尔比为1：0.01。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤1)中，反应温度为100-170℃，优选反应温度为125-130℃。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤2)中，过滤操作为：将1)所得反应液降温至20-30℃，经过抽滤槽负压抽滤至蒸馏釜内。
进一步地，在上述技术方案中，所述步骤2)中，蒸馏操作为：将上述得到产品混合液，负压20-25kpa真空度下，蒸馏回收溶剂；然后负压1-3kpa得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶产品。
本发明有益效果
1.本发明提供了一种2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，无废水，易于处理。溶剂易于回收套用，压力为常压反应较为温和。
2.通过实验验证，本发明方法得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶，纯度可达到99.3％，收率可达到95％。
3.本发明具有收率高、无废水，成本低等特点，适合工业化处理。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步说明。本发明典型的合成路线如下：
实施例1
在1000mL四口烧瓶中加入固体氟化钾63.8g(1.1mol)。再加入苄基三乙基氯化铵1.48g(0.01mol)、N,N-二甲基乙酰胺435g和2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶206.6g(1.0mol)。
随后搅拌均匀后升温至125-130℃常压反应14h，检测反应液2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶含量为0.05％以下，将反应液降温至20-25℃，使用真空泵通过布氏漏斗抽滤。将滤液在20-25kpa真空度下回收N,N-二甲基乙酰胺430g，然后再3kpa真空度下采收2-氰基-3-氟-5-三氯甲基吡啶，得到2-氰基-3-氟-5-三氯甲基吡啶181g，含量99.4％。剩余底料1kpa真空度下减蒸得到4g 2-氰基-3-氟-5-三氯甲基吡啶，含量83.2％，剩余含盐釜残5.3g。理论得190.6g 2-氰基-3氯-5-三氟甲基吡，实际得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶181g，收率95％。
实施例2
其他条件不变情况下，将实施例1中减蒸得到的83.2％含量的套用，蒸馏后得到2-氰基-3-氟-5-三氯甲基吡啶184g，含量99.3％，综合收率96.5％。
实施例3
其他条件不变情况下，将实施例1中，加入0.02mol DBU，升温至125-130℃常压反应3.5h，检测反应液2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶含量为0.05％以下。
实施例4
将实施例1中反应溶剂N,N-二甲基乙酰胺435g更改为环丁砜548g，氟化试剂为n-Bu4NF(1.2mol)，反应完成后无需过滤，直接减压蒸馏得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶183g，含量99.1％。
实施例5
在5000L不锈钢带搅拌的反应釜内加入固体氟化钠231kg(5.5kmol)。再加入苄基三乙基氯化铵14.8kg(0.05kmol)、N,N-二甲基乙酰胺2175kg(25kmol)和2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶1033kg(5kmol)。
开启搅拌升温至125-130℃常压反应15h，从取样口取样使用过滤棉过滤样品后GC检测反应液，2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶含量为0.03％，将反应液降温至20-25℃，抽真空20KPa，通过抽滤槽抽滤反应液，抽滤后的母液直接进入蒸馏釜中，得到氯化钠与氟化钠混和固体350.2kg。开启蒸馏釜真空泵维持真空在20-25kpa下回收N,N-二甲基乙酰胺2045kg，然后提升至3kpa真空度下采收2-氰基-3-氟-5-三氯甲基吡啶，得到2-氰基-3-氟-5-三氯甲基吡啶907.3kg，含量99.6％，收率95.2％。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)以2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶为原料，在氟化试剂和相转移催化剂存在下，有机溶剂中反应得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶粗品；2)将步骤1)所得粗品，过滤去除大部分的盐份，直接减压蒸馏得到2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶。
2.根据权利要求1所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：所述氟化试剂选自KF、NaF、MeBF3K、KHF2、NH4F或n-Bu4NF。
3.根据权利要求1所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：所述2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶与氟化试剂摩尔比为1：1.1-1.2。
4.根据权利要求1所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：所述相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、聚乙二醇、苄基三甲基氯化铵的至少一种。
5.根据权利要求1所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：所述反应溶剂选自极性非质子溶剂。
6.根据权利要求5所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：反应溶剂为DMF、DMA、DMSO或环丁砜。
7.根据权利要求1所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：反应温度为100℃-170℃。
8.根据权利要求7所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：反应温度为125-130℃。
9.根据权利要求1-8任意一项所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：反应体系中还加入催化量DBU。
10.根据权利要求9所述2-氰基-3-氟-5-三氟甲基吡啶的制备方法，其特征在于：DBU加入量为以2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的2-5mol％。
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