CN107721912B - 一种2-氯-5-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‑氯‑5‑甲基吡啶的制备方法,以3‑甲基吡啶‑N‑氧化物为原料,2,4,6‑三异丙基‑3‑苯甲酰氯为氯化剂,二氯甲烷为溶剂,在温度‑20~50℃下进行氯化反应得到2‑氯‑5‑甲基吡啶。本发明由于选用具有位阻效应的2,4,6‑三异丙基‑3‑苯甲酰氯为氯化剂,克服了传统方法2‑氯‑5‑甲基吡啶选择性差、收率低的不足,2‑氯‑5‑甲基吡啶收率高达95%;此外,避免使用三氯氧磷,克服了含磷废水难以处理的不足。
Description
技术领域
本发明属于农药化工领域,具体涉及一种2-氯-5-甲基吡啶的制备方法。
背景技术
2-氯-5-甲基吡啶是合成吡虫啉、吡虫清、啶虫脒等农药的关键中间体。
2-氯-5-甲基吡啶的合成方法中,以3-甲基吡啶-N-氧化物为原料,经氯化剂氯化反应合成2-氯-5-甲基吡啶研究较多。早期资料报道了(Weissberger.Chemistry ofHeterocyclic Compounds,Pyridine and its Derivatives[M].Vol.14,Supplement,Part2)由3-甲基吡啶-N-氧化物与三氯氧磷反应可以生成2-氯-5-甲基吡啶,除此之外,尚有4-氯-3-甲基吡啶、2-氯-3-甲基吡啶、3-氯-5-甲基吡啶等副产物,反应产物中以4-氯-3-甲基吡啶为主,2-氯-5-甲基吡啶的质量分数一般低于25%。US4897488对该方法进行了改进,以三氯氧磷为氯化剂,用有机碱等作缚酸剂并用溶剂稀释,在-50~50℃之间的温度下,由3-甲基吡啶-N-氧化物制备2-氯-5-甲基吡啶,2-氯-5-甲基吡啶收率52%。薛谊等(3-甲基吡啶-N-氧化物深度氯化以提高产品收率,现代农药,2008年,7(5),21-22、25)以三氯氧磷为氯化剂,二异丙胺为缚酸剂,通过添加适量三氯化铝,对3-甲基吡啶-N-氧化物进行初步氯化,然后采用固体光气进行深度氯化,2-氯-5-甲基吡啶收率达76%,2-氯-3-甲基吡啶收率19%。
尽管与Weissberger描述的3-甲基吡啶-N-氧化物氯化方法比较,上述改进方法的2-氯-5-甲基吡啶收率和选择性有明显改善,但仍有15~20%含量的2-氯-3-甲基吡啶异构体生成,产品分离难度大并且纯度不高。此外,工艺过程产生含磷废水,造成环境污染,处理难度大。异构体分离问题以及含磷废水限制了上述工艺的工业应用。由于3-甲基吡啶-N-氧化物易于制取,收率高,成本低,且氯化反应条件较为温和,选取合适的氯化剂替代三氯氧磷,提高2-氯-5-甲基吡啶选择性和收率,以克服现有技术含磷废水难以处理,以及2-氯-5-甲基吡啶异构体生成量高导致分离困难的不足,具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足,通过使用具有位阻效应的2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯替代三氯氧磷作为氯化剂,提供了一种高选择性、高转化率合成2-氯-5-甲基吡啶的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种2-氯-5-甲基吡啶的制备方法,该方法以3-甲基吡啶-N-氧化物为原料,2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯为氯化剂,二氯甲烷为溶剂,在温度-20~50℃下进行氯化反应得到2-氯-5-甲基吡啶。
优选的,所述的反应温度为0~50℃。
进一步优选的,所述的反应温度为5~50℃。
作为本发明2-氯-5-甲基吡啶的制备方法的具体方案,包括:将3-甲基吡啶-N-氧化物溶于二氯甲烷中,并降温至5℃,往3-甲基吡啶-N-氧化物的二氯甲烷溶液中滴加2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯和二氯甲烷的混合溶液,滴加过程中控制反应温度为5~10℃,2~4h内滴加完毕,再保温反应1~3h,然后升温至40~50℃反应过夜。滴加速度主要影响反应温度,通过控制滴加速度来维持所需反应温度,滴加速度过快反应温升高,会超过最佳反应温度,使反应结果变差。
所述的2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯与3-甲基吡啶-N-氧化物的摩尔比为1~2:1,优选为1.04~2:1。
所述的二氯甲烷与3-甲基吡啶-N-氧化物的质量比为3~10:1,优选为5~10:1。用于溶解3-甲基吡啶-N-氧化物的二氯甲烷占总质量的50~60%;余下的二氯甲烷用于溶解2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯。
本发明所述的2-氯-5-甲基吡啶的制备方法还包括后处理:反应结束,反应液降温至5~10℃,缓慢加入3-甲基吡啶-N-氧化物3~5倍重量的水,脱溶后进行水汽蒸馏,收集100~102℃/760mmHg馏分,所得馏分经二氯甲烷萃取,分去水层后,有机相脱溶得2-氯-5-甲基吡啶。
优选的,反应液中加入3-甲基吡啶-N-氧化物4倍重量的水。
本发明的有益效果:
本发明方法以具有位阻效应的2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯为氯化剂,克服了传统方法2-氯-5-甲基吡啶选择性差、收率低的不足,2-氯-5-甲基吡啶收率高达95%。此外,反应过程避免使用三氯氧磷,不产生含磷废水,克服了含磷废水难以处理的不足。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
在烧瓶中投入200g二氯甲烷,50g3-甲基吡啶-N-氧化物,混合液搅拌降温至5℃,在恒压滴液漏斗中装入147g2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯和147g二氯甲烷混合溶液,缓慢滴加至3-甲基吡啶-N-氧化物的二氯甲烷混合液中,滴加过程中控制反应温度在5~10℃,约3h内滴加完毕,考虑到后期反应慢,提高转化率,再保温反应2h,然后升温至40℃反应过夜,使反应彻底。
反应结束,降温至5~10℃,缓慢加入200g水,经脱溶后进行水汽蒸馏,收集100~102℃/760mmHg馏分,馏出液经二氯甲烷萃取,分去水层后,脱溶得56.8g产品,2-氯-5-甲基吡啶含量98%,2-氯-3-甲基吡啶0.5%,2-氯-5-甲基吡啶收率为95.2%。
实施例2
在烧瓶中投入300g二氯甲烷,50g3-甲基吡啶-N-氧化物,搅拌降温至5℃,在恒压滴液漏斗中装入240g2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯和200g二氯甲烷混合溶液,缓慢滴加至3-甲基吡啶-N-氧化物的二氯甲烷混合液中,滴加过程中控制反应温度在5~10℃,约3h内滴加完毕,保温反应2h,然后升温至40℃反应过夜。
反应结束,降温至5~10℃,缓慢加入200g水,经脱溶后进行水汽蒸馏,收集100~102℃/760mmHg馏分,馏出液经二氯甲烷萃取,分去水层后,脱溶得57.4g产品,2-氯-5-甲基吡啶含量98%,2-氯-3-甲基吡啶0.5%,2-氯-5-甲基吡啶收率为96.2%。
实施例3
在烧瓶中投入150g二氯甲烷,50g3-甲基吡啶-N-氧化物,搅拌降温至5℃,在恒压滴液漏斗中装入128g2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯和100g二氯甲烷混合溶液,缓慢滴加至3-甲基吡啶-N-氧化物的二氯甲烷混合液中,滴加过程中控制反应温度在5~10℃,约3h滴加结束,保温反应2h,然后升温至40℃反应过夜。
反应结束,降温至5~10℃,缓慢加入200g水,经脱溶后进行水汽蒸馏,收集100~102℃/760mmHg馏分,馏出液经二氯甲烷萃取,分去水层后,脱溶得56.7g产品,2-氯-5-甲基吡啶含量98%,2-氯-3-甲基吡啶0.5%,2-氯-5-甲基吡啶收率为95.0%。
对比例1
在烧瓶中投入200g二氯甲烷,50g3-甲基吡啶-N-氧化物,搅拌降温至5℃,在一个恒压滴液漏斗中装入三氯氧磷(84.6g)和二氯甲烷(147g)混合溶液,另一个恒压漏斗中装入88g二异丙胺,在30min内先滴加占总质量10%三氯氧磷和二氯甲烷混合溶液,然后同时滴加二异丙胺和剩余的三氯氧磷二氯甲烷混合溶液,两段滴加过程的反应温度均控制在5~10℃,滴加结束,保温反应2h,然后升温至40℃反应过夜。
反应结束,降温至5~10℃,缓慢加入200g水,再滴加质量浓度为20%氢氧化钠溶液调pH=5-6,经脱溶后进行水汽蒸馏,收集102-104℃/760mmHg馏分,馏出液经二氯甲烷萃取,分去水层后,脱溶得36g产品,2-氯-5-甲基吡啶含量86%,2-氯-3-甲基吡啶13%,2-氯-5-甲基吡啶收率为52.9%。
Claims (4)
1.一种2-氯-5-甲基吡啶的制备方法,其特征在于该方法以3-甲基吡啶-N-氧化物为原料,2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯为氯化剂,二氯甲烷为溶剂,包括:将3-甲基吡啶-N-氧化物溶于二氯甲烷中,并降温至5℃,往3-甲基吡啶-N-氧化物的二氯甲烷溶液中滴加2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯和二氯甲烷的混合溶液,滴加过程中控制反应温度为5~10℃,2~4h内滴加完毕,再保温反应1~3h,然后升温至40~50℃反应过夜;反应结束,反应液降温至5~10℃,缓慢加入3-甲基吡啶-N-氧化物3~5倍重量的水,脱溶后进行水汽蒸馏,收集100~102℃/760mmHg馏分,所得馏分经二氯甲烷萃取,有机相脱溶得2-氯-5-甲基吡啶;其中,所述的2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯与3-甲基吡啶-N-氧化物的摩尔比为1~2:1。
2.根据权利要求1所述的2-氯-5-甲基吡啶的制备方法,其特征在于所述的2,4,6-三异丙基-3-苯甲酰氯与3-甲基吡啶-N-氧化物的摩尔比为1.04~2:1。
3.根据权利要求1所述的2-氯-5-甲基吡啶的制备方法,其特征在于所述的二氯甲烷与3-甲基吡啶-N-氧化物的质量比为3~10:1。
4.根据权利要求3所述的2-氯-5-甲基吡啶的制备方法,其特征在于所述的二氯甲烷与3-甲基吡啶-N-氧化物的质量比为5~10:1。
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