CN116354876A - 一种高纯度2-氯-5-甲基吡啶的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高纯度2‑氯‑5‑甲基吡啶的合成方法，该方法的一些具体实施方式包括：通过过氧化氢对3‑甲基吡啶进行催化氧化；对所得3‑甲基氧化吡啶经三光气进行低温氯化；对所得氯化甲基吡啶进行铜盐络合；将所得络合物进行分离、水解、萃取等获得高纯度2‑氯‑5‑甲基吡啶的过程，其获得的目标产物2‑氯‑5‑甲基吡啶的纯度在99.5％以上，收率达到65％以上。

Description

一种高纯度2-氯-5-甲基吡啶的合成方法
技术领域
本发明涉及精细化工的技术领域，特别涉及精细化学品2-氯-5-甲基吡啶及其中间体的合成方法的技术领域。
背景技术
3-甲基吡啶是氮杂芳烃化合物，是一种重要的精细化工原料，主要用于医药、农药、表面活性剂、功能材料等的合成，如3-氰基吡啶、烟酸(吡啶-3-甲酸)、烟酰胺(吡啶-3-甲酰胺)、3-吡啶甲醛、2-氯-5-甲基吡啶等均属于典型的3-甲基吡啶衍生的精细化学品。其中，2-氯-5-甲基吡啶主要用于合成除草剂吡氟禾草灵(fluazifopbutyl)、杀虫剂吡虫啉等农用化学品。
现有专利文献US433273中报道了一种合成2-氯-5-甲基吡啶的方法，其利用丙醛和丙烯酸酯通过催化缩合反应生成4-甲酰基戊酸酯，然后经胺化反应生成5-甲基-3,4-二氢-2(1H)吡啶酮，再经氯化、脱氢得到2-羟基-5-甲基吡啶，最后氯化得到2-氯-5-甲基吡啶。该方法合成路线长、全流程目标产物收率低，三废排放多，另一专利文献US4612377在其基础上进行了改进，但仍然存在流程长，效率低(小于20％)的问题；另一专利文献US4628096公布了以4-甲基-4-戊烯酸乙酯为原料，经溴化合成5-溴-4-羟基-4-甲基戊酸乙酯、环氧化合成4,5-环氧-4-甲基戊酸乙酯、环合合成1,5-二氢-5-甲基-2-哌啶酮、氯化合成2-氯甲基吡啶的方法，但该方法也存在流程长、全流程收率(17.5％)低的问题；另一专利文献US5010201报道了一种利用3-甲基吡啶氧化物(MPO)和氯代磷酸酯或氯代磷酸酰胺在碱性缚酸剂存在下反应合成2-氯-5-甲基吡啶的方法，虽然该方法流程变短、氯化部分的选择性变高，但是其使用的二烷基二氯磷酰胺、二氯磷酸烷基酯等成本高、难以获得，所得氯化产物组成复杂，需要进一步调酸萃取、水蒸气蒸馏、二次萃取、蒸馏等过程进行分离，操作比较繁琐；另一专利文献US5099025中报道了利用3-甲基吡啶氧化物(MPO)和烷基磺酰氯化合物反应合成2-氯-5-甲基吡啶的方法，其使用的氯化剂烷基磺酰氯主要为甲基磺酰氯、三氟甲基磺酰氯，该方法的2-氯-5-甲基吡啶的收率低于50％；另一专利文献US5103011中报道了利用3-甲基吡啶氧化物(MPO)和光气、三甲基丁酸酰氯、或四甲基戊酸酰氯在二氯甲烷和三乙胺缚酸剂存在下进行氯化反应合成2-氯-5-甲基吡啶的方法，该方法中使用的光气具有剧毒、容易泄漏、存在较大的安全隐患的问题，所用三甲基丁酸酰氯和四甲基戊酸酰氯均存在价格较高、难于获得的问题，且其氯化反应对操作要求严，氯化反应过程目标产物收率仅在50％左右；另一专利文献US 5508410中报道了利用2-戊烯腈、正丙醛、三氯氧磷进行缩合-氯化反应，一步合成2-氯-5-甲基吡啶的方法，但其2-氯-5-甲基吡啶的收率较低，仅为30％左右；可以看出，以上现有的合成方法还存在诸多的不足，如氯化反应的选择性和收率偏低，全流程物料投入量大、操作繁琐，或三废处理量大，生产成本高，能耗高等问题，急需得到进一步的改进和优化。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种新的2-氯-5-甲基吡啶的合成方法，该方法的合成流程相对于现有技术得到了明显简化、产品品质和收率得到了明显提升，同时显著降低了生产成本。
本发明的技术方案如下：
一种高纯度2-氯-5-甲基吡啶的合成方法，其包括：
获得3-甲基氧化吡啶的氯代烷烃溶液及固体光气的氯代烷烃溶液，并预冷至25℃以下，优选的，预冷至10℃以下，更优选的，预冷至5℃以下；
将所述固体光气的氯代烷烃溶液在25℃以下，优选的，在10℃以下，更优选的，在5℃以下，加入所述3-甲基氧化吡啶的氯代烷烃溶液中，获得混合溶液；
将所述混合溶液在25～30℃进行混合反应，得到氯化甲基吡啶混合溶液；
调节所述氯化甲基吡啶混合溶液的pH为5.0～5.5，其后静置分相，收集所得有机相；
在惰性氛围下，对所述有机相进行溶剂回收，并加入无水乙醇，获得氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液；
向所述氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液中加入铜盐的无水乙醇溶液，加热反应得到沉淀，即2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物；
对所述2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物进行水解、萃取及溶剂回收，得到所述高纯度2-氯-5-甲基吡啶。
根据本发明的一些优选实施方式，对所述2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物进行的水解、萃取及溶剂回收包括：将所述2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物和水在惰性氛围下进行加热水解，其后降温，加入萃取溶剂反复萃取，获得有机相，将所得有机相进行萃取溶剂回收，得到余下的高纯度2-氯-5-甲基吡啶；所述萃取溶剂选自氯代烷烃。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氯代烷烃选自二氯甲烷。
根据本发明的一些优选实施方式，所述铜盐选自氯化铜和/或其水合物。
根据本发明的一些优选实施方式，所述高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法具体包括：
获得浓度为20～30wt％的3-甲基氧化吡啶的二氯甲烷溶液；
获得浓度为10～15wt％的固体光气的二氯甲烷溶液；
将所述固体光气的二氯甲烷溶液滴加入所述3-甲基氧化吡啶的二氯甲烷溶液中，滴加过程中控制温度在25℃以下；
滴加完成后，在25～30℃下进行混合反应80～100min，获得氯化甲基吡啶混合溶液；
向所述氯化甲基吡啶混合溶液中加入浓度为15～25wt％的氢氧化钠水溶液，调节其pH为5.0～5.5，其后充分混合后进行静置分相，收集所得有机相，并对其进行水洗和干燥，得到干燥后有机相；
在惰性氛围下，通过溶剂蒸馏和/或40～55℃下抽真空回收所述干燥后有机相中的二氯甲烷溶剂，其后在常压下加入无水乙醇，获得氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液；
获得氯化铜和/或其水合物的无水乙醇溶液，即铜盐的无水乙醇溶液；
在室温和惰性氛围下，将所述铜盐的无水乙醇溶液滴加至所述氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液中，生成蓝色沉淀，滴加完成后，进行升温加热，使所得蓝色沉淀转变为深紫色，其后冷却至室温，分离所得深紫色沉淀并洗涤、干燥，得到2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物；
将所得2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物加入水中，在惰性氛围下加热水解20～40min，其后降温至30～40℃，加入萃取溶剂二氯甲烷，进行多次萃取、分相，合并所得有机相并依次进行碱洗、水洗、干燥，得到干燥后的萃取有机相；
将所述干燥后的萃取有机相在惰性氛围、常压下进行溶剂蒸馏，回收萃取溶剂二氯甲烷，得到剩余的无水透明油状液体，即所述高纯度2-氯-5-甲基吡啶。
根据本发明的一些优选实施方式，所述3-甲基氧化吡啶与所述固体光气的摩尔比为(1.9～2.5):1。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液中的氯化甲基吡啶与所述铜盐的摩尔比为(4～4.5):1。
根据本发明的一些优选实施方式，所述3-甲基氧化吡啶的氯代烷烃溶液的浓度为20～30wt％。
根据本发明的一些优选实施方式，所述固体光气的氯代烷烃溶液的浓度为10～15wt％。
根据本发明的一些优选实施方式，所述铜盐的无水乙醇溶液的浓度为20～25wt％，优选为20～22wt％。
根据本发明的一些优选实施方式，所述3-甲基氧化吡啶的获得包括：将3-甲基吡啶、固体酸催化剂SHA-II(P-Mo-W/γ-Al2O3)及过氧化氢水溶液在惰性氛围下分55～70℃、75～85℃两个阶段进行加热混合反应，得到3-甲基氧化吡啶。
根据本发明的一些优选实施方式，所述固体酸催化剂的加入量为所述3-甲基吡啶的质量的5～9％。
根据本发明的一些优选实施方式，所述过氧化氢水溶液中的过氧化氢与所述3-甲基吡啶的摩尔比为1.3～1.5:1。
根据本发明的一些优选实施方式，所述过氧化氢水溶液的浓度为27.5～35wt％。
根据本发明的一些优选实施方式，所述3-甲基氧化吡啶的获得具体包括：在惰性氛围下，向3-甲基吡啶中加入固体酸催化剂SHA-II，并使所述固体酸催化剂的粉末充分均匀悬浮；加热3-甲基吡啶和固体酸催化剂至25～35℃后，停止加热，滴加过氧化氢水溶液进行氧化反应，控制滴加速度以使体系不超过45℃；滴加完成后，维持温度在55～70℃、75～85℃分别反应100～140min；通过亚硫酸氢钠水溶液分解剩余过氧化氢，其后降温至40～50℃，通过固液分离回收所述固体酸催化剂，得到剩余的3-甲基氧化吡啶的水溶液。
本发明具备以下有益效果：
(1)在一些具体实施方式中，本发明的合成方法可利用固体杂多酸催化剂SHA-II，在3-甲基吡啶和水构成的混合体系中，经过氧化氢对3-甲基吡啶进行精细氧化反应，氧化反应温度控制在40～95℃之间，相对较低，可有效避免过氧化氢的热分解，同时，过氧化氢和原料3-甲基吡啶摩尔比仅为1.3～1.5/1.0，远低于现有技术中的平均值2.5/1.0，显著提高了过氧化氢的利用率；该合成方法通过非均相催化氧化技术，实现了3-甲基氧化吡啶的高效合成，其3-甲基吡啶的转化率达到100％，3-甲基氧化吡啶(MPO)收率达到99％以上；
(2)在一些具体实施方式中，本发明在3-甲基氧化吡啶(MPO)的合成中，使用的非均相氧化催化剂SHA-II悬浮在体系中，分离简单，其在氧化反应结束后，可通过简单的过滤分离进行回收，回收得到的催化剂循环利用5批次以上后，活性无明显下降，3-甲基吡啶氧化转化率仍保持在98％以上；
(3)本发明的合成方法采用三光气低温氯化技术，3-甲基氧化吡啶(MPO)转化率高，目标产物选择性，工艺可靠，安全性能高；
(4)在一些具体实施方式中，本发明在三光气低温氯化3-甲基氧化吡啶(MPO)时，采用了分段式低温催化氯化，如将三光气的10％～15％的二氯甲烷溶液，滴加到MPO的20％～30％的二氯甲烷溶液中，控温在3～35℃进行反应，反应后MPO转化率大于99.8％，2-氯-3-甲基吡啶的选择性大于80％；
(5)本发明的合成方法在MPO的低温氯化过程中，使用三光气作为氯化剂，相比于其他氯化剂如三氯氧磷POCl3、氯化亚砜SOCl2、三氟甲烷磺酰氯CF3SO2Cl、磺酰氯SO2Cl2、三甲基乙酰氯(CH3)3CCOCl、烷基磺酰氯RSO2Cl等，其为固体白色结晶粉末、熔点高(78～83℃)，在常温下非常稳定，可配成一定浓度的溶液，计量准确、使用方便，同时氯化反应结束后，不产生有机磷、二氧化硫、亚硫酸等，易于处理、绿色环保；
(5)本发明的合成方法使用了铜盐络合反应，其产物纯度高、分离效率高；
(6)在一些具体实施方式中，本发明将得到的氯化甲基吡啶在无水乙醇介质中、于常温和加热状态下与铜盐分段进行络合反应，得到络合物沉淀，其2-氯-3-甲基吡啶分离效率高，达到90％以上，络合物水解后得到2-氯-3-甲基吡啶纯度＞99.0％。
附图说明
图1为本发明的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成工艺方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
附图1为本发明所述高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法的一些具体实施方式的流程，以下参照附图1和实施例对本发明的技术方案做出进一步的示例性说明：实施例1
通过以下过程进行3-甲基氧化吡啶(MPO)的合成：
在装有搅拌器、温度计、平衡加料器、回流冷凝和氮气导入管的500mL的四颈烧瓶中，加入140克(1.5摩尔)3-甲基吡啶，10克固体酸催化剂SHA-II(3-甲基吡啶重量的7％)，通氮气置换空气，并在氮气流中开启搅拌，使催化剂粉末充分均匀悬浮，其中催化剂SHA-II为多孔氧化铝负载的磷-钼-钨三元催化剂P-Mo-W/γ-Al2O3；
在平衡加料器中加入质量浓度为35％的过氧化氢水溶液190克(1.95摩尔，过氧化氢/3-甲基吡啶摩尔比为1.3)，缓慢开启电加热套对烧瓶中3-甲基吡啶进行加热，当液相温度30℃时，停止加热，在搅拌和氮气流中，由平衡加料器缓慢滴加过氧化氢溶液，进行氧化反应，反应中控制滴加速度以使烧瓶内物料温度不超过45℃，本实施例中约90分钟完成滴加；
滴加完毕后，继续在氮气氛和搅拌下，维持温度在55～70℃、75～85℃下分别搅拌反应120分钟，反应结束后，经取样分析，发现3-甲基吡啶转化完全，向体系中加入5毫升浓度为5％亚硫酸氢钠水溶液分解剩余的过氧化氢，至淀粉碘化钾试纸检测不变色后说明分解完全；
将烧瓶内物料降温至40～50℃，真空抽滤，所得滤饼为催化剂，用少量水进行淋洗，其后重复使用。同时，将滤液和洗液合并，得到3-甲基氧化吡啶(MPO)水溶液，经测试本实施例中3-甲基吡啶的转化率为100％，MPO的收率为98.5％。
实施例2
通过以下过程进行3-甲基氧化吡啶(MPO)的合成：
采用与实施例1相同的反应装置和实施过程，仅催化剂为实施例1回收的催化剂。反应结束后，对产物进行取样分析，经测试，本实施例中3-甲基吡啶的转化率为100％，3-甲基氧化吡啶(MPO)的收率为98.2％。
实施例3
通过以下过程进行3-甲基氧化吡啶(MPO)的合成：
在装有搅拌器、温度计、平衡加料器、回流冷凝和氮气导入管的500mL的四颈烧瓶中，加入3-甲基吡啶140克(1.5摩尔)，加入10克固体酸催化剂SHA-II(3-甲基吡啶重量的7％)，通氮气置换空气，并在氮气流中开启搅拌，使得催化剂粉末充分均匀悬浮；
在平衡加料器中加入浓度35％的过氧化氢水溶液218.5克(2.25摩尔，过氧化氢/3-甲基吡啶摩尔比为1.5)，缓慢开启电加热套对烧瓶中3-甲基吡啶进行加热，当液相温度30℃时，停止加热；在搅拌和氮气流中，由平衡加料器缓慢滴加过氧化氢溶液，进行氧化反应；由于氧化反应是放热反应，小心控制滴加速度，使得烧瓶内物料温度不超过45℃，大约90分钟滴加完毕；
滴加完毕后，继续在氮气氛和搅拌下，维持温度在55～70℃、75～85℃下分别搅拌反应120分钟，反应结束后，经取样分析，3-甲基吡啶转化完全，继续向体系中加入25毫升浓度为5％的亚硫酸氢钠水溶液，以分解其中剩余的过氧化氢，至淀粉碘化钾试纸检测不变色时为分解终点；
将烧瓶内物料降温至40～50℃，真空抽滤，滤饼催化剂用少量水淋洗，重复使用。将滤液和洗液合并，得到3-甲基氧化吡啶(MPO)水溶液，经测试，本实施例中3-甲基吡啶的转化率为100％，MPO的收率为98.1％。
实施例4
通过以下过程进行3-甲基氧化吡啶(MPO)的合成：
采用与实施例3相同的反应装置和实施过程，仅催化剂为实施例3回收的催化剂。反应结束后，对产物进行取样分析，经测试，本实施例中3-甲基吡啶的转化率为100％，3-甲基氧化吡啶(MPO)的收率为98.0％。
实施例5
通过以下过程进行3-甲基氧化吡啶(MPO)的合成：
在装有搅拌器、温度计、平衡加料器、回流冷凝和氮气导入管的1500mL的四颈烧瓶中，加入3-甲基吡啶420克(4.5摩尔)，加入30克固体酸催化剂SHA-II(3-甲基吡啶重量的7％)，通氮气置换空气，并在氮气流中开启搅拌，使得催化剂粉末充分均匀悬浮；
在平衡加料器中加入浓度35％的过氧化氢水溶液570克(5.85摩尔，过氧化氢/3-甲基吡啶摩尔比为1.3)，缓慢开启电加热套对烧瓶中3-甲基吡啶进行加热，当液相温度30℃时，停止加热。在搅拌和氮气流中，由平衡加料器缓慢滴加过氧化氢溶液，进行氧化反应，由于氧化反应是放热反应，小心控制滴加速度，使得烧瓶内物料温度不超过45℃，大约90分钟滴加完毕；
滴加完毕后，继续在氮气氛和搅拌下，维持温度在55～70℃、75～85℃下分别搅拌反应120分钟。反应结束后，对产物进行取样分析，经测试，本实施例中3-甲基吡啶转化完全，继续向体系中加入20毫升浓度为5％的亚硫酸氢钠水溶液，以分解其中剩余的过氧化氢，至淀粉碘化钾试纸检测不变色时为分解终点；
将烧瓶内物料降温至40～50℃，真空抽滤；滤饼催化剂用少量水淋洗，重复使用。将滤液和洗液合并，得到3-甲基氧化吡啶(MPO)水溶液。经测试，本实施例中3-甲基吡啶转化率为100％，MPO的收率为99.5％。
实施例6
通过以下过程进行3-甲基氧化吡啶(MPO)的合成：
在装有搅拌器、温度计、平衡加料器、回流冷凝和氮气导入管的5000mL双层夹套玻璃反应釜中，加入3-甲基吡啶1350克(13.5摩尔)，加入95克固体酸催化剂SHA-II(3-甲基吡啶重量的7％)，通氮气置换空气，并在氮气流中开启搅拌，使得催化剂粉末充分均匀悬浮；
在平衡加料器中加入浓度35％的过氧化氢水溶液1705克(17.55摩尔，过氧化氢/3-甲基吡啶摩尔比为1.3)。启动反应釜的热油循环泵向反应釜夹套中通入40℃的热油，对釜内3-甲基吡啶进行加热，当液相温度30℃时，停止加热；在搅拌和氮气流中，由平衡加料器缓慢滴加过氧化氢溶液，进行氧化反应；由于氧化反应是放热反应，小心控制滴加速度，使得烧瓶内物料温度不超过45℃，大约120分钟滴加完毕；
滴加完毕后，继续在氮气氛和搅拌下，维持温度在55～70℃、75～85℃下分别搅拌反应120分钟。反应结束后，对产物进行取样分析，经测试，本实施例中3-甲基吡啶完全转化，继续向体系中加入100毫升浓度为5％的亚硫酸氢钠水溶液，以分解其中剩余的过氧化氢，至淀粉碘化钾试纸检测不变色时为分解终点；
将夹套反应釜内物料降温至40～50℃，真空抽滤，滤饼催化剂用少量水淋洗，重复使用。将滤液和洗液合并，得到3-甲基氧化吡啶(MPO)水溶液。经测试，本实施例中3-甲基吡啶的转化率为100％，MPO的收率为98.7％。
实施例7
通过以下过程进行氯化甲基吡啶(CMP)的合成：
取实施例1所得3-甲基氧化吡啶(MPO)溶液300克(含MPO大约135克，1.238摩尔)，加入到装有搅拌器、回流冷凝器、分水器、平衡加料器、真空系统的1500毫升四颈烧瓶中，搅拌加热，在温度不超过80℃和真空度-0.095MPa下完全脱出体系中的水分。脱水结束后，降温至40～50℃，有平衡加料器加入二氯甲烷540克，在回流状态下充分搅拌、溶解，得到浓度20％的3-甲基氧化吡啶(MPO)-二氯甲烷溶液，冷却到5℃，然后转移到带有搅拌器、回流冷凝器、温度计和氮气导入罐的5000毫升夹套反应釜中，备用；
在2000毫升的烧杯中加入188克固体光气BTC(0.63摩尔)，用1690克二氯甲烷充分溶解均匀，得到浓度10％的固体光气-二氯甲烷溶液，冷却至5℃备用；
在氮气氛和搅拌下，缓慢将1878克上述固体光气-二氯甲烷溶液滴加到备用的浓度为20％的MPO-二氯甲烷溶液中，滴加过程中控制反应瓶物料温度不超过25℃，滴加时间大约120分钟；
滴加完毕后，继续维持在25～30℃下搅拌反应90分钟结束反应；
其后，在搅拌和室温下加入20％氢氧化钠溶液，调节体系物料pH在5.0～5.5之间，充分搅拌混合、静置，分出其中的水相，向得到的有机相中加入工艺软水1000毫升，进行洗涤，并维持体系pH在5.0～6.0之间，充分搅拌混合、然后静置分相，分出水相，将剩下的有机相用200克无水硫酸钠进行干燥；
将干燥后的二氯甲烷混合溶液1583克(其中含有浓度大约为10％的氯化甲基吡啶CMP)进行色谱分析，分析发现，该二氯甲烷混合溶液中2-氯-3-甲基吡啶含量为80.1％，2-氯-3-甲基吡啶含量为14.8％，4-氯-3-甲基吡啶含量为2.0％，3-甲基吡啶含量为3.0％，分析结果表明低温氯化反应过程中，3-甲基氧化吡啶(MPO)的转化率达到100％，氯化甲基吡啶总收率达到97％，目标产物2-氯-5-甲基吡啶(2C5MP)收率达到80.1％。
实施例8
通过以下过程进行氯化甲基吡啶(CMP)的合成：
取实施例6得到的3-甲基氧化吡啶(MPO)溶液500克(含MPO大约210克，1.92摩尔)，加入到装有搅拌器、回流冷凝器、分水器、平衡加料器、真空系统的2500毫升四颈烧瓶中，搅拌加热，在温度不超过80℃和真空度-0.095MPa下完全脱出体系中的水分，脱水结束后，降温至40～50℃，向平衡加料器加入二氯甲烷1200克，在回流状态下充分搅拌、溶解，得到浓度15％的3-甲基氧化吡啶(MPO)-二氯甲烷溶液，冷却到5℃，然后转移到带有搅拌器、回流冷凝器、温度计和氮气导入罐的5000毫升夹套反应釜中，备用；
在2000毫升的烧杯中加入238克固体光气BTC(0.768摩尔)，用2100克二氯甲烷充分溶解均匀，得到浓度10％的固体光气-二氯甲烷溶液，冷却至5℃备用；
在氮气氛和搅拌下，缓慢将2338克上述固体光气-二氯甲烷溶液滴加到备用的浓度为15％的MPO-二氯甲烷溶液中，滴加过程中控制反应瓶物料温度不超过25℃，滴加时间大约120分钟；
滴加完成后，继续维持在25～30℃下搅拌反应90分钟结束反应；
其后，在搅拌和室温下加入20％氢氧化钠溶液，调节体系物料pH在5.0～5.5之间，充分搅拌混合、静置，分出其中的水相，向有机相中加入工艺软水1000毫升，进行洗涤，并维持体系pH在5.0～6.0之间，充分搅拌混合、然后静置分相，分出水相，剩下的有机相用400克无水硫酸钠进行干燥；
将干燥后的二氯甲烷混合溶液1880克(其含有浓度大约13％的氯化甲基吡啶CMP)进行取样色谱分析，分析发现，二氯甲烷混合溶液中2-氯-3-甲基吡啶的含量为83.1％，2-氯-3-甲基吡啶的含量为10.8％，4-氯-3-甲基吡啶的含量为3.0％，3-甲基吡啶的含量为3.1％。分析结果表明低温氯化反应过程中，3-甲基氧化吡啶(MPO)的转化率为100％，氯化甲基吡啶总收率为96.9％，目标产物2-氯-5-甲基吡啶(2C5MP)收率为83.1％。
实施例9
通过以下过程进行铜盐络合反应：
在装有搅拌器、回流冷凝、分水器、温度计、氮气导入管、平衡加料器的1000毫升四颈烧瓶中，装入实施例7得到的氯化甲基吡啶CMP-二氯甲烷溶液1000克(大约0.784摩尔氯化甲基吡啶)，在氮气流中搅拌升温，蒸馏回收溶剂二氯甲烷，冷凝得到二氯甲烷850克；
回收二氯甲烷后，继续维持体系温度40～55℃，抽真空15分钟，使二氯甲烷挥发完全，其后氮气恢复常压，向平衡加料器加入无水乙醇300毫升，氮气流中充分搅拌溶解，得到氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液；
在另一烧杯中加入二水合氯化铜33.8克(0.196摩尔)和150毫升无水乙醇，充分搅拌溶解均匀，装入平衡加料器中；
在室温、氮气流和搅拌下，将平衡加料器中的氯化铜-无水乙醇溶液滴加到烧瓶中的氯化甲基吡啶溶液中，立即生成蓝色沉淀；滴加完毕后，继续搅拌，并用大约100毫升无水乙醇冲洗平衡加料器，将冲洗液加入到烧瓶中，其后加热升温，在搅拌回流下进行络合反应20分钟，蓝色沉淀逐渐转变为深紫色，停止加热，在氮气氛中将物料冷却至室温；
利用真空吸滤分离生成的深紫色络合物沉淀，并用少量的无水乙醇润洗滤饼，将滤饼在旋转蒸发仪中真空旋转干燥，得到深紫色流动性结晶粉末70.8克，测试其熔点为138～140℃，络合结晶收率达到90％。
实施例10
通过以下过程进行铜盐络合反应：
在装有搅拌器、回流冷凝、分水器、温度计、氮气导入管、平衡加料器的1000毫升四颈烧瓶中，装入实施例8中的氯化甲基吡啶CMP-二氯甲烷溶液1500克(大约1.535摩尔氯化甲基吡啶)，在氮气流中搅拌升温，蒸馏回收溶剂二氯甲烷，冷凝得到二氯甲烷1280克；
回收二氯甲烷后，继续维持体系温度40～55℃，抽真空20分钟，让残留的二氯甲烷挥发完全，其后氮气恢复常压，向平衡加料器加入无水乙醇500毫升，氮气流中充分搅拌溶解，得到氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液；
在另一烧杯中加入二水合氯化铜66.2克(0.384摩尔)和250毫升无水乙醇，充分搅拌溶解均匀，装入平衡加料器中；
在室温、氮气流和搅拌下，将平衡加料器中的氯化铜-无水乙醇溶液滴加到烧瓶中的氯化甲基吡啶溶液中，立即生成蓝色沉淀；滴加完毕后，继续搅拌，并用大约100毫升无水乙醇冲洗平衡加料器，将冲洗液加入到烧瓶中；其后加热升温至回流，在该体系下温度为乙醇的常压沸点78～80℃，在搅拌回流下进行络合反应20分钟，蓝色沉淀逐渐转变为深紫色，停止加热，氮气氛中将物料冷却至室温；
利用真空吸滤分离生成的深紫色络合物沉淀，并用少量的无水乙醇润洗滤饼，将滤饼在旋转蒸发仪中真空旋转干燥，得到深紫色流动性结晶粉末134.6克，测试其熔点为139～141℃，络合结晶收率达到88.9％。
实施例11
通过以下过程进行络合物分解及2-氯-5-甲基吡啶回收：
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计、平衡加料器和氮气导入罐的1000毫升四颈烧瓶中加入实施例9得到的络合物结晶粉末50克(0.1275摩尔)，蒸馏水200克，在氮气流中搅拌加热至100～110℃，体系处于全回流状态下，水解30分钟，其后降温至35℃，向平衡加料器加入二氯甲烷溶剂200毫升，继续搅拌萃取15分钟后分出下层二氯甲烷，再向平衡加料器加入二氯甲烷100毫升，继续加热回流处理20分钟，然后降温至室温，停止搅拌，静置分相，分出下层有机相二氯甲烷溶液，将两次分离得到的二氯甲烷溶液合并，大约270毫升；
将得到的270毫升二氯甲烷溶液加入到500毫升烧瓶中，加入5％的氢氧化钠稀溶液、蒸馏水分别洗涤三次(碱液一次，蒸馏水两次，每次100毫升)，分出下层二氯甲烷溶液，得到无色透明的二氯甲烷溶液220毫升，加入10克无水硫酸钠干燥，得到干燥的二氯甲烷溶液180毫升；
将干燥的二氯甲烷溶液180毫升在氮气流中、常压下进行蒸馏，回收二氯甲烷，得到无色透明2-氯-5-甲基吡啶油状液体30.4克，经测试其色谱纯度99.0％，络合水解收率97.0％。
实施例12
通过以下过程进行络合物分解及2-氯-5-甲基吡啶回收：
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计、平衡加料器和氮气导入罐的1000毫升四颈烧瓶中加入实施例9的络合物结晶粉末100克(0.255摩尔)，蒸馏水400克，氮气流中搅拌加热至全回流，水解30分钟；降温至35℃，然后有平衡加料器加入二氯甲烷溶剂300毫升；继续搅拌萃取15分钟；分出下层二氯甲烷；再有平衡加料器加入二氯甲烷150毫升，继续加热回流处理20分钟，然后降温至室温，停止搅拌，静置分相；分出下层有机相二氯甲烷溶液。两次二氯甲烷溶液合并，大约415毫升。
将上述415毫升二氯甲烷溶液，加入到1000毫升烧瓶中，加入5％的氢氧化钠稀溶液、蒸馏水分别洗涤三次(碱液一次，蒸馏水两次，每次150毫升)；分出下层二氯甲烷溶液，得到无色透明的二氯甲烷溶液368毫升，加入20克无水硫酸钠干燥，得到干燥的二氯甲烷溶液335毫升。
将上述二氯甲烷溶液335毫升在氮气流中，常压下蒸馏回收二氯甲烷，得到无色透明2-氯-5-甲基吡啶油状液体61.2克，色谱纯度99.3％，络合水解收率97.2％。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高纯度2-氯-5-甲基吡啶的合成方法，其特征在于，其包括：
获得3-甲基氧化吡啶的氯代烷烃溶液及固体光气的氯代烷烃溶液；
将所述固体光气的氯代烷烃溶液在25℃以下加入所述3-甲基氧化吡啶的氯代烷烃溶液中，获得混合溶液；
将所述混合溶液在25～30℃进行混合反应，得到氯化甲基吡啶混合溶液；
调节所述氯化甲基吡啶混合溶液的pH为5.0～5.5，其后静置分相，收集所得有机相；
在惰性氛围下，对所述有机相进行溶剂回收，并加入无水乙醇，获得氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液；
向所述氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液中加入铜盐的无水乙醇溶液，加热反应得到沉淀，即2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物；
对所述2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物进行水解、萃取及溶剂回收，得到所述高纯度2-氯-5-甲基吡啶。
2.根据权利要求1所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，对所述2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物进行的水解、萃取及溶剂回收包括：将所述2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物和水在惰性氛围下进行加热水解，其后降温，加入萃取溶剂反复萃取，获得有机相，将所得有机相进行萃取溶剂回收，得到余下的高纯度2-氯-5-甲基吡啶；所述萃取溶剂选自氯代烷烃。
3.根据权利要求1所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，其中，所述氯代烷烃选自二氯甲烷；和/或，所述铜盐选自氯化铜和/或其水合物。
4.根据权利要求1所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，其具体包括：
获得浓度为20～30wt％的3-甲基氧化吡啶的二氯甲烷溶液；
获得浓度为10～15wt％的固体光气的二氯甲烷溶液；
将所述固体光气的二氯甲烷溶液滴加入所述3-甲基氧化吡啶的二氯甲烷溶液中，滴加过程中控制温度在25℃以下；
滴加完成后，在25～30℃下进行混合反应80～100min，获得氯化甲基吡啶混合溶液；
向所述氯化甲基吡啶混合溶液中加入浓度为15～25wt％的氢氧化钠水溶液，调节其pH为5.0～5.5，其后充分混合后进行静置分相，收集所得有机相，并对其进行水洗和干燥，得到干燥后有机相；
在惰性氛围下，通过溶剂蒸馏和/或40～55℃下抽真空回收所述干燥后有机相中的二氯甲烷溶剂，其后在常压下加入无水乙醇，获得氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液；
获得氯化铜和/或其水合物的无水乙醇溶液，即铜盐的无水乙醇溶液；
在室温和惰性氛围下，将所述铜盐的无水乙醇溶液滴加至所述氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液中，生成蓝色沉淀，滴加完成后，进行升温加热，使所得蓝色沉淀转变为深紫色，其后冷却至室温，分离所得深紫色沉淀并洗涤、干燥，得到2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物；
将所得2-氯-5-甲基吡啶的铜盐络合物加入水中，在惰性氛围下加热水解20～40min，其后降温至30～40℃，加入萃取溶剂二氯甲烷，进行多次萃取、分相，合并所得有机相并依次进行碱洗、水洗、干燥，得到干燥后的萃取有机相；
将所述干燥后的萃取有机相在惰性氛围、常压下进行溶剂蒸馏，回收萃取溶剂二氯甲烷，得到剩余的无水透明油状液体，即所述高纯度2-氯-5-甲基吡啶。
5.根据权利要求1所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，其中，所述3-甲基氧化吡啶与所述固体光气的摩尔比为(1.9～2.5):1；和/或，所述氯化甲基吡啶的无水乙醇溶液中的氯化甲基吡啶与所述铜盐的摩尔比为(4～4.5):1。
6.根据权利要求1所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，其中，所述3-甲基氧化吡啶的氯代烷烃溶液的浓度为20～30wt％；和/或，所述固体光气的氯代烷烃溶液的浓度为10～15wt％；和/或，所述铜盐的无水乙醇溶液的浓度为20～25wt％，优选的，为20～22wt％。
7.根据权利要求1～6中所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，所述3-甲基氧化吡啶的获得包括：将3-甲基吡啶、多孔氧化铝负载的磷-钼-钨三元催化剂P-Mo-W/γ-Al2O3即固体酸催化剂SHA-II及过氧化氢水溶液在惰性氛围下分55～70℃、75～85℃两个阶段进行加热混合反应，得到3-甲基氧化吡啶。
8.根据权利要求7所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，其中，所述固体酸催化剂的加入量为所述3-甲基吡啶的质量的5～9％；和/或，所述过氧化氢水溶液中的过氧化氢与所述3-甲基吡啶的摩尔比为1.3～1.5:1。
9.根据权利要求7所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，所述过氧化氢水溶液的浓度为27.5～35wt％。
10.根据权利要求7所述的高纯度2-氯-5-甲基吡啶合成方法，其特征在于，所述3-甲基氧化吡啶的获得具体包括：在惰性氛围下，向3-甲基吡啶中加入固体酸催化剂SHA-II，并使所述固体酸催化剂的粉末充分均匀悬浮；加热3-甲基吡啶和固体酸催化剂至25～35℃后，停止加热，滴加过氧化氢水溶液进行氧化反应，控制滴加速度以使体系不超过45℃；滴加完成后，维持温度在55～70℃、75～85℃分别反应100～140min；通过亚硫酸氢钠水溶液分解剩余过氧化氢，其后降温至40～50℃，通过固液分离回收所述固体酸催化剂，得到剩余的3-甲基氧化吡啶的水溶液。
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