DE60011682T2

DE60011682T2 - Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dichloropyridinen

Info

Publication number: DE60011682T2
Application number: DE60011682T
Authority: DE
Inventors: Stephen Martin Huddersfield Brown; Martin Charles Huddersfield Bowden; Afred Glyn Bracknell Williams
Original assignee: Syngenta Ltd
Current assignee: Syngenta Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2020-07-08
Also published as: EP1285913B1; DE60001965D1; EP1206453A2; DE60001965T2; DE60011682D1; GB9916809D0; US6639079B1; WO2001005766A3; WO2001005766A2; DK1206453T3; ATE236125T1; EP1206453B1; AU5699500A; EP1285913A1; ATE269309T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin. 3,5-Dichlorpyridin wird als Zwischenstufe in der chemischen Industrie verwendet (speziell in der agrochemischen Industrie).
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin bereit, das das Umsetzen eines Trichlorpyridins, eines Tetrachlorpyridins oder von Pentachlorpyridin mit Zinkmetall in Gegenwart einer sauren Verbindung und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 120°C umfaßt.
Trichlorpyridine schließen 2,3,5-Trichlorpyridin ein. Tetrachlorpyridin ist 2,3,4,5- oder 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin.
Es ist bevorzugt, daß das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines protischen Lösungsmittels, wie Wasser oder ein Alkohol (z.B. sec-Butanol), durchgeführt wird. Ebenfalls kann das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart einer Mischung von Lösungsmitteln (wie eine Mischung aus Wasser und 1,4-Dioxan) durchgeführt werden.
Geeignete saure Verbindungen schließen Mineralsäuren (wie Salzsäure oder Schwefelsäure), organische Säuren (wie Ameisensäure oder Essigsäure) oder geeignete Ammoniumsalze (wie Ammoniumchlorid) ein.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von 3,5-Dichlorpyridin bereit, das das Umsetzen von 2,3,5-Trichlorpyridin mit Zinkmetall in Gegenwart einer sauren Verbindung und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 120°C umfaßt.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von 3,5-Dichlorpyridin bereit, welches umfaßt:

a) Umsetzen von Acrylnitril mit wasserfreiem Chloral in Gegenwart von Kupfer(I)-chlorid (und bevorzugt in Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels (wie Acetonitril)) bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 200°C zur Bildung von 2,3,5-Trichlorpyridin; und
b) Umsetzen des so gebildeten 2,3,5-Trichlorpyridins mit Zinkmetall in Gegenwart einer sauren Verbindung und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 120°C.

In noch einem weiteren Aspekt werden die Schritte (a) und (b) ohne Reinigung des intermediären 2,3,5-Trichlorpyridins durchgeführt.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin bereit, welches das Umsetzen von 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin mit Zinkmetall in Gegenwart einer sauren Verbindung und bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 120°C umfaßt, worin eine Menge von 3,5-Dichlorpyridin (vorzugsweise ausreichend, so daß unter den Verfahrensbedingungen der Schmelzpunkt von 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin unterhalb 100°C zu Beginn des Verfahrens ist) zu Beginn des Verfahrens vorhanden ist.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin aus 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin.
Verfahren 1
Wasser (45 ml) wurde in einen Rundkolben gefüllt, der mit einer Temperatursonde, einem Rückflußkondensator und einem Überkopfrührer (zum guten Rühren während des Reaktionsverlaufes) ausgerüstet war. Das Rühren begann, und Essigsäure (6 ml) wurde hinzugegeben, gefolgt von fein gemahlenem (Mörser und Pistill) 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin (10 g), dann 3,5-Dichlorpyridin (4,0 g) und schließlich Zinkmetall (20 g). Die resultierende Mischung wurde für insgesamt 30 Stunden auf 81–82°C erwärmt. (Von Zeit zu Zeit wurden die kühleren Teile des Kolbens vorsichtig erwärmt, um kleine Mengen von festem 3,5-Dichlorpyridin aufzuschmelzen, das dorthin sublimiert war.)
Nach 30 Stunden zeigte Chromatographie, daß das gesamte 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin verbraucht worden war und nur kleine Mengen von Tri- oder Tetrachlorpyridinen zurückblieben.
Wasser (10 ml) wurde zur Reaktionsmischung gegeben, gefolgt von konzentrierter Salzsäure (10 ml). Weiteres Wasser (20 ml) wurde dann hinzugegeben.
Der Reaktor wurde zur Dampfdestillation vorbereitet und erwärmt. Das Destillat wurde bei einer Kopftemperatur der Destillationsanlage von 98–100°C aufgefangen. Das Destillat wurde für weitere 30 Minuten aufgefangen, und das Destillat war ein farbloses Öl plus Wasser. (Weitere Mengen von Wasser wurden während der Dampfdestillation hinzugegeben.) Das Öl kristallisierte beim Abkühlen.
Das gesamte Destillat wurde mit Dichlormethan extrahiert (2 × 50 ml), die Extrakte wurden vereinigt, über Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck eingeengt, um 3,5-Dichlorpyridin als weißen Feststoff mit niedrigem Schmelzpunkt zu ergeben (6,99 g, Gaschromatographie zeigte 86,4 Flächen-% 3,5-Dichlorpyridin, entsprechend einer Ausbeute von 44,6% auf Basis des eingefüllten Pentachlorpyridins).
¹H-NMR zeigte ein 2-Protonen-Dublett bei 8,48 ppm und ein 1-Protonen-Triplett bei 7,7 ppm.
Verfahren 2
Wasser (45 ml) wurde in einen Rundkolben gefüllt, der mit einer Temperatursonde, einem Überkopfrührer zum guten Rühren während des Reaktionsverlaufes und einem Rückflußkondensator ausgerüstet war. Das Rühren wurde begonnen, Essigsäure (6 ml) und 1,4-Dioxan (8 ml) wurden hinzugegeben, gefolgt von fein gemahlenem (Mörser und Pistill) 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin (10 g), dann 3,5-Dichlorpyridin (4,0 g) und schließlich Zinkmetall (20 g). Die Mischung wurde für insgesamt 29 Stunden auf 81–82°C erwärmt. Chromatographie bestätigte, daß das gesamte Pentachlorpyridin verbraucht worden war, wobei kleine Mengen von intermediären Tri- und Tetrachlorpyridinen zurückblieben.
Wasser (10 ml) wurde hinzugegeben, gefolgt von konzentrierter Salzsäure (10 ml), und vor der Dampfdestillation wurde eine weitere Menge Wasser (20 ml) hinzugegeben. Der Reaktor wurde zur Dampfdestillation vorbereitet, und das Destillat wurde bei einer Kopftemperatur der Destillationsanlage von 98–100°C aufgefangen. Das Destillat wurde für weitere 15 Minuten aufgefangen, um ein farbloses Öl plus Wasser zu ergeben, wobei das Öl beim Abkühlen kristallisierte. (Weitere Mengen von Wasser wurden während der Dampfdestillation hinzugegeben.)
Das Destillat wurde mit Dichlormethan extrahiert (2 × 50 ml), die Extrakte wurden vereinigt, über Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck eingeengt, um die Titelverbindung als weißen Feststoff mit niedrigem Schmelzpunkt zu ergeben (8,5 g, Gaschromatographie zeigte 78 Flächen-% 3,5-Dichlorpyridin, entsprechend einer Ausbeute von 60,8% auf Basis des eingefüllten Pentachlorpyridins).
Verfahren 3
2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin (5 g) wurde zusammen mit Eisessig (45 ml) und Natriumacetat (5,4 g) und Zinkmetallstaub (4,33 g) gerührt und die Mischung über 30 Minuten auf 100°C erwärmt. Nach 4 Stunden hatte sich ein weißer Niederschlag gebildet, und eine Analyse zeigte, daß eine 50 %ige Umwandlung erfolgt war. Weiterer Zinkstaub (4,33 g) wurde hinzugegeben, und das Rühren und Erwärmen wurden für eine weitere Stunde fortgesetzt, worauf eine Analyse zeigte, daß die Reaktion vollständig war.
Wasser (75 ml) wurde hinzugegeben und der Reaktor zur Dampfdestillation eingestellt. Das Destillat wurde bei einer Kopftemperatur von bis zu 101°C aufgefangen, und dies wurde fortgesetzt, bis die Kopftemperatur zu steigen begann. Der Kondensator wurde mit Dichlormethan (25 ml) durchgespült, um das feste Produkt zu lösen, das sich darin angesammelt hatte. Die organische Phase wurde dann von der wäßrigen Phase getrennt. Die wäßrige Phase wurde zweimal mit Dichlormethan extrahiert. Die organischen Extrakte wurden vereinigt, über Magnesiumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck eingeengt, um die Titelverbindung als weißen Feststoff zu ergeben (1,9 g, Ausbeute 65% bezogen auf eingefülltes Pentachlorpyridin).
Beispiel 2
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin aus 2,3,5-Trichlorpyridin.
2,3,5-Trichlorpyridin (3,6 g) wurde in einen Rundkolben gefüllt, der Wasser (9,0 ml) und Essigsäure (2,0 ml) enthielt. Die Mischung wurde mit einem Magnetrührer gerührt, Zinkmetallpulver (2,5 g) wurde hinzugegeben, und die Mischung wurde auf 95°C erwärmt. Die Reaktion wurde durch Chromatographie überwacht, und nach 1 Stunde war das gesamte 2,3,5-Trichlorpyridin verbraucht. Die Mischung wurde dampfdestilliert, um Wasser plus ein Öl zu ergeben, das sich beim Abkühlen verfestigte. Der Feststoff wurde in Dichlormethan (20 ml) gelöst, die organische Phase wurde abgetrennt, durch Hindurchleiten durch ein Filterpapier unter Schwerkraft getrocknet und unter reduziertem Druck eingeengt, um die Titelverbindung als Feststoff mit niedrigem Schmelzpunkt zu ergeben (2,51 g, Ausbeute 87,3%). Durch vergleichende Chromatographie und ¹H-NMR wurde das Material als 3,5-Dichlorpyridin bestätigt.
Beispiel 3
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin aus 2,3,5-Trichlorpyridin.
Schritt 1
Kupfer(I)-chlorid (100 mg) wurde in ein Carrius^TM-Glasrohr zusammen mit Acetonitril (7,5 ml) und Acrylnitril (1 g) und wasserfreiem Chloral (3,3 g) gefüllt. Die Mischung wurde für 16 Stunden auf 120°C erwärmt und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, während eine kleine Probe zur Analyse abgezogen wurde. Die Reaktionsmischung wurde für 3 Stunden auf 175°C erneut erwärmt und dann wieder abkühlen gelassen. Chromatographie bestätigte das Vorhandensein von 2,3,5-Trichlorpyridin in der Reaktionsmasse.
Schritt 2
Zu etwa der Hälfte der rohen Reaktionsmasse aus Schritt 1 wurden Wasser (15 ml), Zinkmetallpulver (2,0 g) und Essigsäure gegeben. Die Mischung wurde auf 65°C erwärmt. Nach 2 Stunden 25 Minuten wurde eine weitere Menge Zinkmetall (0,5 g) hinzugegeben, und das Erwärmen wurde für weitere 2 Stunden 50 Minuten fortgesetzt. Die resultierende Mischung wurde dampfdestilliert, bis circa 8 ml Destillat aufgefangen worden waren. Die Zugabe von Wasser (10 ml) zum Destillat verursachte die Ausfällung eines weißen Feststoffs. Die resultierende Destillatmischung wurde mit Dichlormethan (20 ml) extrahiert, und die organischen und anorganischen Phasen wurden zu Wasser (50 ml) gegeben. Die organische Phase wurde abgetrennt und die wäßrige Phase mit einer weiteren Menge Dichlormethan (20 ml) zurückextrahiert. Die organischen Extrakte wurden vereinigt, mit Wasser (50 ml) gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, das Trocknungsmittel wurde abfiltriert und mit Dichlormethan gewaschen. Das Filtrat wurde unter reduziertem Druck eingeengt, um die Titelverbindung als weißen Feststoff zu ergeben (0,531 g, Ausbeute circa 42% auf Basis von eingefülltem Acrylnitril).
Beispiel 4
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin aus 2,3,4,5-Tetrachlorpyridin.
2,3,4,5-Tetrachlorpyridin (1 g) wurde in ein Reaktionsrohr gefüllt, das Wasser (2 ml), 1,4-Dioxan (6 ml), Ammoniumchlorid (0,8 g) und Zinkpulver (1,5 g) enthielt. Das Rühren wurde begonnen (Magnetrührer) und das Reaktionsrohr für 8 Stunden auf 90–92°C erwärmt. Gaschromatographie der Reaktionsmischung zeigte, daß sie ein Monochlorpyridin (1,8%) und 3,5-Dichlorpyridin (98%) umfaßte.
Beispiel 5
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin aus 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin.
2,3,5,6-Tetrachlorpyridin (1 g) wurde in ein Reaktionsrohr gefüllt, das Wasser (2 ml), 1,4-Dioxan (6 ml), Ammoniumchlorid (0,8 g) und Zinkpulver (1,5 g) enthielt. Das Rühren wurde begonnen (Magnetrührer) und das Reaktionsrohr für 12 Stunden auf 90–92°C erwärmt. Gaschromatographie der Reaktionsmischung zeigte, daß sie 3,5-Dichlorpyridin (77,8%), 2,3,5-Trichlorpyridin (7,7%) und 2,3,5,6-Tetrachlorpyridin (14,5%) umfaßte.

Claims

Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dichlorpyridin, umfassend das Umsetzen von 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin mit Zinkmetall in Gegenwart einer sauren Verbindung und bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 120°C, worin eine Menge von 3,5-Dichlorpyridin (vorzugsweise ausreichend, so daß der Schmelzpunkt von 2,3,4,5,6-Pentachlorpyridin unter den Verfahrensbedingungen unterhalb 100°C zu Beginn des Verfahrens liegt) zu Beginn des Verfahrens vorhanden ist.