本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法。
背景技术：
2-氟-5-三氟甲基吡啶是一种重要的化工中间体原料，通过在吡啶环和吡啶侧链引入氟原子，使其拥有较强的亲脂性，可在农药和医药中发挥重要的作用，其应用价值和市场前景十分可观，目前国内尚无十分成熟的工艺技术报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法，该方法简单、后处理易行，可制备高纯度产品，适合于工业化生产。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法，该方法首先向氟化试剂加入溶剂进行除水处理；然后向除水处理后的混合液中加入催化剂和原料2-氯-5-三氟甲基吡啶进行氟化反应，一步直接合成2-氟-5-三氟甲基吡啶，经过减压蒸馏得到高纯度的2-氟-5-三氟甲基吡啶产品。
对所述氟化试剂进行除水处理的过程为：向氟化试剂中加入溶剂，所得混合液升温至120～140℃，微负压条件下溶剂与氟化试剂中的水共沸，以去除氟化试剂中的水分，直至混合液中含水量＜500ppm后停止除水处理。
所述氟化试剂为kf、naf或sbf3，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或甲苯。
所述除水处理过程中，所述氟化试剂的用量与2-氯-5-三氟甲基吡啶的摩尔比例为(1～10)：1，优选(1～5):1。
所述除水处理过程中，所述溶剂的用量与2-氯-5-三氟甲基吡啶的重量比例为(1～15):1，优选为(1～5):1。
所述催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基氯化铵或十二烷基三甲基氯化铵等相转移催化剂。
所述催化剂与2-氯-5-三氟甲基吡啶的摩尔比例为(0.01～0.1)：1，优选为(0.01～0.05):1。
所述氟化反应的反应温度为80～200℃，优选100～150℃；反应时间为5～20h，优选10～15h。
所述减压蒸馏过程为：将氟化反应后所得混合物料进行减压蒸馏，收集40～45℃和11mmhg条件下的馏分，得到无色液体，即为所述高纯度的2-氟-5-三氟甲基吡啶产品。
所述2-氟-5-三氟甲基吡啶产品其纯度≥98.95％，收率≥95.56％。
本发明的优点如下：
本发明在特定溶剂和催化剂的存在下，加入氟化试剂一步合成2-氟-5-三氟甲基吡啶，通过减压蒸馏后，得到高纯度的产品。本发明工艺简单、后处理容易、无废水产生，适合于工业化生产。
本发明的具体反应如下：
附图说明
图1为本发明实施例1合成的2-氟-5-三氟甲基吡啶1hnmr谱图。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明做进一步的具体描述，但不能理解为是对本发明保护范围的限定。
本发明为2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法，该方法首先对氟化试剂做除水处理，然后加入2-氯-5-三氟甲基吡啶进行氟化反应，获得高纯度的2-氟-5-三氟甲基吡啶产品。具体过程如下：
1、除水工艺
称取一定量的氟化试剂，加入一定量溶剂，微负压条件下溶剂与氟化试剂中的水共沸，以除去氟化试剂中的水分，至混合液中含水＜500ppm后停止除水处理。
氟化试剂除水目的在于减少副反应的发生。利用溶剂与水的共沸特性，将水带出反应系统。溶剂选择n,n‐二甲基甲酰胺、n,n‐二甲基乙酰胺、甲苯。考虑到氟化反应体系，优选n,n‐二甲基乙酰胺。氟化试剂选择kf、naf或sbf3，优选kf，氟化试剂的加入量与2‐氯‐5‐三氟甲基吡啶的摩尔比例为(1～10):1，优选的摩尔比例为(1～5):1。溶剂加入量与2‐氯‐5‐三氟甲基吡啶的重量比例为(1～15):1倍，优选(1～5):1。除水温度为120～140℃，当含水＜500ppm后，除水工艺结束。含水太高，氟化副反应较多，2‐氟‐5‐三氟甲基吡啶收率低；含水过低，除水时间长，能耗高，不经济。
2、氟化反应
向除水合格的混合液中加入催化剂和2-氯-5-三氟甲基吡啶，升温搅拌，反应得到2-氟-5-三氟甲基吡啶。催化剂选择苄基三乙基氯化铵、四丁基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵等相转移催化剂，优选苄基三乙基氯化铵。催化剂加入量与2-氯-5-三氟甲基吡啶的摩尔比例为(0.01～0.1)：1，优选(0.01～0.05):1。氟化反应温度为80～200℃，最好在100～150℃之间。反应温度低于80℃时，氟化不完全、反应速度慢；反应温度高于150℃后，环上-6位容易氟化取代，生成副产物2,6-二氟-5-三氟甲基吡啶。氟化时间为5～20h，优选10～15h。
气相色谱跟踪反应，氟化结束后，直接减压蒸馏，收集40～45℃/11mmhg馏分，得到2-氟-5-三氟甲基吡啶，纯度98.95％(gc)以上。
实施例1：
1、向1l三口瓶加入kf46.20g(0.80mol)，n,n-二甲基乙酰胺500ml,升温至125℃，搅拌30分钟，连接蒸馏装置，微负压蒸馏，收集馏分，跟踪分析三口瓶内的含水量，含水＜500ppm时，停止蒸馏，待用。
2、向三口瓶中加入苄基三乙基氯化铵7g(0.03mol)，2-氯-5-三氟甲基吡啶100g(0.55mol)。连接冷凝管，升温至135℃，搅拌，保温反应10小时。气相色谱跟踪反应，当反应液中2-氯-5-三氟甲基吡啶含量＜1％时，停止反应。反应液直接减压蒸馏，收集40～45℃/11mmhg馏分，得到2-氟-5-三氟甲基吡啶产品87.80g，纯度98.95％(gc)，收率95.56％。
本实施例合成的2-氯-5-三氟甲基吡啶1hnmr谱图如图1所示，2-氟-5-三氟甲基吡啶的1hnmr数据如下：
δ7.42～7.48(d,j＝8.4hz，1h，-h-a)
δ7.86～7.90(dd,j1＝2.4hz，j2＝2.4hz，1h，-h-b)
δ8.68～8.85(d,j＝0.8hz，1h，-h-c)
实施例2：
将实施例1中步骤1的kf46.20g(0.80mol)换为95.70g(1.65mol)，其他操作条件包括后处理步骤均匀实施例1相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶产品86.85g，分析测得产品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量为97.57％(gc)，收率93.21％。
实施例3：
将实施例1中步骤1n,n-二甲基乙酰胺换为n,n-二甲基甲酰胺，其他操作条件包括后处理步骤均匀实施例1相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶产品87.81g，分析测得产品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量为97.43％(gc)，收率94.11％。
实施例4：
将实施例1中步骤2苄基三乙基氯化铵换为四丁基氯化铵，其他操作条件包括后处理步骤均匀实施例1相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶产品85.63g，分析测得产品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量为96.88％(gc)，收率91.25％。
实施例5：
将实施例1中步骤2苄基三乙基氯化铵7g(0.03mol)换为12g(～0.05mol)，其他操作条件包括后处理步骤均匀实施例1相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶产品84.46g，分析测得产品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量为96.37％(gc)，收率89.53％。
实施例6：
将实施例1中步骤2氟化反应温度换为150℃，其他操作条件包括后处理步骤均匀实施例1相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶产品89.58g，分析测得产品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量为92.18％(gc)，收率90.83％。