專利名稱：一種合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，具體涉及一種合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法。
背景技術(shù)：
2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶是一種重要的化工中間體原料，是合成除草劑高效蓋草能 的關(guān)鍵中間體，其市場(chǎng)價(jià)值及應(yīng)用前景倍愛關(guān)注。
目前有兩種方法來(lái)制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶， 一種是以2-氯-5-三氟甲基吡啶為 起始原料，US4490534詳細(xì)報(bào)道了合成2-氯-5-三氟甲基吡啶的方法，在此基礎(chǔ)上，采用 鎢、鋅、鐵等的氯化物作為催化劑，在較高的溫度下可以將吡啶環(huán)3位上氯從而得到2， 3-二氯-5-三氟甲基吡啶，但是該方法本身的原料就不易得，同時(shí)反應(yīng)溫度較高，最后得收 率只有85%。
另一種是以2， 3-二氯-5-三氯甲基吡啶為原料，專利US4567273對(duì)采用該方法作了 詳細(xì)報(bào)道，以HgF2、 AgF、 HgO、 HgCl等為活化劑，以HF為氟化劑，在低溫下可以將 2， 3-二氯-5-三氯甲基吡啶氟化得到2， 3-二氯-5-三氟甲基吡啶，該方法對(duì)反應(yīng)裝置的要 求較高，同時(shí)采用了HgO、 HgCl等活化劑，其毒性大，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)難度大。
國(guó)內(nèi)對(duì)采用氟化鉀為氟化劑也有報(bào)道，但是氟化鉀沒有經(jīng)過(guò)與溶劑回流脫水活化，也 沒有采用相轉(zhuǎn)移催化劑活化反應(yīng)，所以反應(yīng)的效果一般，收率也不太理想。
本發(fā)明的目的在于提供一種采用比較安全的氟化劑氟化鉀合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基 吡啶的方法。 本發(fā)明具體的反應(yīng)如下.-
具體的實(shí)施方案為(1)以苯或甲苯為脫水劑，將脫水劑與溶劑、氟化鉀以及相轉(zhuǎn)移 催化劑一同加熱回流脫去溶劑和氟化鉀中的水；(2)加入2， 3-二氯-5-三氯甲基吡啶，加 熱反應(yīng)數(shù)小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行后處理可以得到高純度的2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。其 中步驟(1)是關(guān)鍵步驟
發(fā)明內(nèi)容
所述步驟(1)的脫水劑可以為苯或甲苯，反應(yīng)溶液選擇N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。加入的脫水劑與溶劑的體積比為1: 2 10，反應(yīng)中溶劑的用量為每克2， 3 — 二氯一5—三氯甲基吡啶用溶劑5 15ml。脫水的溫度控制在80 135。C,脫水的時(shí)間 為2 6小時(shí)，所用相轉(zhuǎn)移催化劑為芐基三乙基氯化銨或者芐基三乙基溴化銨。
2， 3-二氯-5-三氯甲基吡啶和氟化鉀以及相轉(zhuǎn)移催化劑的摩爾比例為1: 5 10: 0.02
0. 1.步驟(2)的反應(yīng)溫度控制在105 135'C,反應(yīng)時(shí)間為4 8小時(shí)。
本發(fā)明對(duì)比了采用N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺作為溶劑的反應(yīng)情況，釆 用N,N-二甲基甲酰胺為溶劑要略優(yōu)于采用N，N-二甲基乙酰胺作為溶劑的情況。
上述制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的方法，其反應(yīng)步驟(1)的優(yōu)選為加入的脫水 劑優(yōu)選為甲苯，反應(yīng)溶劑優(yōu)選N，N—二甲基甲酰胺，二者的最佳體積比為1: 3。脫水條 件為在115'C回流脫水，時(shí)間為3小時(shí)。使用的溶劑體積為每克2， 3-二氯-5-三氯甲基吡 啶加入溶劑8ml。
上述制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的方法，其反應(yīng)步驟(2)的優(yōu)選為加入的2， 3-二氯-5-三氯甲基吡啶與氟化鉀及相轉(zhuǎn)移催化劑的最佳摩爾比例為1: 6: 0.04，反應(yīng)的最 佳溫度控制在120 125'C，最佳時(shí)間為5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾丟棄固相，減壓精餾， 收集50 55'C/llmmHg流出物，得到無(wú)色液體，為2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，其純度可 達(dá)98.5%,收率達(dá)到94.7%。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1. 本發(fā)明采用的氟化方法對(duì)工業(yè)設(shè)備要求低，反應(yīng)條件較溫和，易于生產(chǎn)控制。
2. 本發(fā)明采用的相轉(zhuǎn)移催化劑解決了固、液兩相反應(yīng)接觸不充分的缺點(diǎn)，加入的相轉(zhuǎn)移 催化劑可以使氟化鉀中的氟離子與有機(jī)相有充分的接觸機(jī)會(huì)，提高了反應(yīng)效率。
3. 本發(fā)明采用了甲苯或苯脫水，提高了氟化鉀的分子活性，得到氟化物的選擇性高。
4. 本發(fā)明的方法在生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生有毒物以及廢液，對(duì)環(huán)境友好。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 實(shí)施例h
25g (0.43mol)氟化鉀與50ml甲苯以及150mlN,N-二甲基甲酰胺加入到250ml四口 反應(yīng)燒瓶中，加入相轉(zhuǎn)移催化劑芐基三乙基氯化銨0.66g (0.0029mol)，裝上汽水分離器， 加熱到回流115'C回流脫水3小時(shí)，脫水結(jié)束后，加入19.1g (0.072mol) 2， 3 — 二氯一 5 —三氯甲基吡啶，120°C保溫反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，丟棄固相。有機(jī)相減壓精餾收集50 55'C/llmmHg流出物，得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，其純度可達(dá)98.5 %，收率達(dá)到94.7%。 實(shí)施例2:
除了反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)，加入的氟化鉀與2， 3 — 二氯一5—三氯甲基吡啶比例為8: 1
其他的反應(yīng)條件以及后處理方法均與實(shí)施例1相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，
純度達(dá)到了95.2%,收率92.1%。 實(shí)施例3:
除了回流脫水溫度為90'C，其他的反應(yīng)條件以及后處理方法均與實(shí)施例1相同，最 后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，純度達(dá)到了94.2%，收率89%。 實(shí)施例4:
除了回流脫水溫度為125'C，加入相轉(zhuǎn)移催化劑芐基三乙基溴化銨，其他的反應(yīng)條件 以及后處理方法均與實(shí)施例1相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，純度達(dá)到了 96.6 %，收率93%。 實(shí)施例5:
除了反應(yīng)溫度在130'C，其他的反應(yīng)條件以及后處理方法均與實(shí)施例l相同，最后得 到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，純度達(dá)到了95.3%，收率91.3%。 實(shí)施例6:
除了回流脫水溫度在13(TC，反應(yīng)溫度在13(TC,其他的反應(yīng)條件以及后處理方法均 與實(shí)施例l相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，純度達(dá)到了94.2%，收率91.1%。 實(shí)施例7:
25 g C0.43mo1)氟化鉀與50ml甲苯及150mlN,N-二甲基乙酰胺加入到250ml四口反 應(yīng)燒瓶中，加入相轉(zhuǎn)移催化劑芐基三乙基溴化銨0.79g (0.0029mol)，裝上汽水分離器， 加熱到回流115"回流脫水3小時(shí)，脫水結(jié)束后，加入19.1g (0.072mol) 2， 3 — 二氯一 5 —三氯甲基吡啶，120。C保溫反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，丟棄固相。有機(jī)相減壓精 餾收集50 55。C/llmmHg流出物，得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，純度可達(dá)98.5%,收 率達(dá)到93.7%。 實(shí)施例8:
除了反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)，加入相轉(zhuǎn)移催化劑芐基三乙基氯化銨1.64g (0.0072mo1)， 其他的反應(yīng)條件以及后處理方法均與實(shí)施例7相同，最后得到2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶， 純度達(dá)到了97.2%，收率91.2%。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于具體的步驟為(1)以甲苯或者苯為脫水劑，將脫水劑與溶劑、氟化鉀以及相轉(zhuǎn)移催化劑，一同加熱回流一定時(shí)間脫去溶劑以及氟化鉀中的水；(2)加入2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶，保溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行后處理可以得到高純度的2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的反 應(yīng)步驟(l)以甲苯或苯為脫水劑，反應(yīng)溶劑選擇N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰 胺，相轉(zhuǎn)移催化劑為芐基三乙基氯化銨或芐基三乙基溴化銨。
3. 根據(jù)權(quán)利桌求2所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的反 應(yīng)步驟(l)以甲苯脫水劑，反應(yīng)溶劑選擇N,N-二甲基甲酰胺。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的加 入的脫水劑與溶劑的體積比為1: 2 10，優(yōu)選l: 3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的反 應(yīng)中溶劑的量為每克2， 3-二氯-三氯甲基吡啶使用溶劑5 15ml，優(yōu)選8ml。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的2， 3-二氯-5-三氯甲基吡啶和氟化鉀以及相轉(zhuǎn)移催化劑的摩爾比例為1: 5 10: 0.02 0.1，優(yōu)選l: 6: 0.04。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的脫 水溫度選擇在80 135。C，優(yōu)選115。C;脫水時(shí)間為2 6小時(shí)，優(yōu)選3小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的步 驟(2)的反應(yīng)溫度為105 135°C，優(yōu)選120 125。C;反應(yīng)時(shí)間為4 8小時(shí)，優(yōu)選5 小時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，其特征在于所述的后 處理方法為反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾丟棄固相，液相進(jìn)行減壓精餾，收集50 55'C/llmmHg 流出物，得到無(wú)色液體，為2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶的新方法，所述的方法步驟為(1)以甲苯為脫水劑，將溶劑與氟化鉀以及相轉(zhuǎn)移催化劑一同加熱到80～135℃回流3小時(shí)，以甲苯為脫水劑除去溶劑以及氟化鉀中的水；(2)加入2，3-二氯-5-三氯甲基吡啶，在105～135℃下反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行后處理可以得到高純度的2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶，其收率可以達(dá)到94.7％，純度可以達(dá)到98.5％。
文檔編號(hào)B01J31/02GK101602712SQ20091018125
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者周典海, 孔新福, 楊壽海, 王述剛, 芮忠南 申請(qǐng)人:南京第一農(nóng)藥集團(tuán)有限公司