一种3,5-二氯-2,4,6-三氟吡啶的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种3,5?二氯?2,4,6?三氟吡啶的制备方法，属于精细化工技术领域。所述方法是将无水氟化钾与1,3?二甲基?2?咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在80～120℃下发生取代反应，将反应液过滤后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤液合并后，经精馏得到3,5?二氯?2,4,6?三氟吡啶。本发明具有生产成本低，产品纯度和得率高的优点。
【专利说明】
一种3,5-二氯-2,4,6-三氟吡陡的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，属于精细化工技术领域。
【背景技术】
[0002] 3,5_二氯_2,4,6_三氟吡啶是制备吡啶氧乙酸类激素型除草剂氟草烟的重要中 间体。目前普遍的制备方法是以五氯吡啶(PCP)为原料，无水KF作为氟化剂，加入一定量的 相转移催化剂，在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)或二甲亚砜(DMS0)等极 性非质子性溶剂中反应得到3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶。
[0003] 由于上述反应为非均相反应，故需要加入相转移催化剂、极性非质子溶剂反应才 能发生，并且该反应存在氟原子利用率低，反应温度较高，溶剂用量大，收率不高等不足。
[0004] 1，3-二甲基-2-咪唑啉酮是一种非质子强极性溶剂，具备特殊的物理及化学性能， 广泛应用于医药、炼化、染料/颜料、微电子、工程塑料、清洗与表面处理等领域。现有技术中 公开的1，3_二甲基-2-咪唑啉酮作用均是作为溶剂使用，如铁云峰、吴达俊、孙荣奇等，合成 化学，第8卷第4期，公开的DMI即1，3-二甲基-2-咪唑啉酮也是作溶剂使用，未见有DMI作溶 剂时还起到相转移催化作用的报道。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在解决现有技术中3，5_二氯-2，4,6_三氟吡啶的制备方法存在氟原子利 用率低，反应温度较高，溶剂用量大，收率不高的问题，提供一种采用具有相转移催化剂作 用的DMI作非质子强极性溶剂，来制备3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的方法，具有成本低、收率 高、环境压力小的优点。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下： 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述方法是将无水氟化钾与 1，3-二甲基-2-咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在80~120 °C下发生取代反 应，将反应液过滤后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤 液和洗涤液合并后，经精馈得到3，5-二氯-2，4，6-二氣P比啶。
[0007] 反应式如下：
为了更好地实现本发明，进一步地，所述1，3_二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五 氯吡啶添加1000~1200mLl，3-二甲基-2-咪唑啉酮。
[0008] 所述无水氟化钾为粒度为20~50μπι的粉末状的无水氟化钾。
[0009] 所述氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1。
[0010] 所述取代反应的时间为1~2h。
[0011]所述减压蒸馏后，将体系的含水量控制在lOOOppm以内。
[0012]所述精馏后，收集65~70°C，5kPa的馏分，即得到最终产物3，5-二氯-2，4，6-三氟 吡啶，溶剂沸点与产物沸点相差大，该精馏温度、压力下收集的馏分纯度高。
[0013] 所述溶剂为DMI。
[0014]本发明的有益效果： ⑴现有技术中可采用DMF、DMS0、NMP作取代反应的溶剂，但其各自存在以下不足： DMF沸点152.8°C，与产物沸点160°C相差太小，精馏分离时难以彻底分开，产物中混有 少量DMF，所以产品纯度稍低；另DMF减压下容易分解生成二甲胺和甲酸，DMF回收率降低的 同时，生成的甲酸也会严重腐蚀生产设备； DMS0熔点较低(仅为18.4°C)，在环境温度低于其熔点温度时凝固而不利于转移及投、 出料，尤其是冬天； NMP作溶剂效果虽然好，但收率不够高。
[0015] 本发明通过选用在氟化钾与五氯吡啶发生亲核取代时，选择具有相转移催化能力 的1，3-二甲基-2-咪唑啉酮作溶剂，具有以下三方面的优点：第一，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮 优越的阴离子亲核取代自催化作用可将反应温度大大降低，降低了能耗(常规方法的取代 反应温度在140 °C左右）；第二，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮的沸点与最终产品3，5-二氯-2，4， 6_三氟吡啶的沸点相差大，反应完全后，可更好地将二者分离，而1，3_二甲基-2-咪唑啉酮 可回收再次利用，提高了原料利用率;第三，体系中使用1，3_二甲基-2-咪唑啉酮作溶剂后， 氟化钾的用量明显减少，氟原子利用率变高的同时，产品3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶收率仍 得到了提高，大大减少了废渣的堆积量，降低生产成本和环境治理成本。
[0016] (2)本发明中，1,3-二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1000~ 1200mLl ,3-二甲基-2-咪唑啉酮，由于投入lmol五氯吡啶进行反应时，最少需要3mol的无水 KF，KF的用量比较大且不溶于溶剂中，所以KF在体系中的分散性决定了反应的好坏，当溶剂 的添加量为1000~1200mL/mo 1 (相对于五氯吡啶)时，KF在体系中分散效果最好，有利于反 应进行;若溶剂用量太少，KF在体系中有可能聚集，从而影响整个反应的速率，加大KF原料 的用量，反之，溶剂太多各反应物浓度太小，反应速率也会减慢，故lmol五氯吡啶添加1000 ~1200mLl，3_二甲基-2-咪唑啉酮是为反应效果达到最佳的特定选择。
[0017] (3)本发明中，选用的无水氟化钾为粒度为20um~50um的粉末状无水氟化钾，粒度 过大，比表面积减小，反应生成的KC1就会附着在KF表面使少部分KF无法参与反应，最终导 致反应中KF用量的增加;粒度过小，原料成本高，故优选粒度为20um~50um的无水氟化钾。
[0018] (4)本发明中，氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1，满足反应需要该比值为3~ 5:1即可，经多次试验验证，综合考虑反应时间、收率以及原料消耗的问题，投料比为4:1时 为最佳比例。
[0019] (5)本发明中，取代反应的时间控制在1~2h，该时间范围内终止取代反应，可保证 反应完全，且无其他多氟取代物生成，从而提高原料转化率、产品得率。
[0020] (6)本发明中，经减压蒸馏后，体系的含水量控制在lOOOppm以内，超过lOOOppm，体 系中的质子会影响亲核取代反应中亲核试剂的亲核性，使原料发生副反应，大大降低最终 广品的得率。
[0021] (7 )本发明中，用溶剂洗涤滤渣，所用的溶剂可以有多种如：DMF，DMAC，NMP，DMS0， 等非质子性溶剂，为了简化精馏操作，更好地实现清洁化生产，将溶剂回收利用，本发明选 用反应溶剂DMI即1，3-二甲基-2-咪唑啉酮作为溶剂洗涤滤渣。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。 [0023] 实施例1 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏，减压蒸馏的条件是130~135 °C，60mmHg;减压蒸馏后，加入 五氯吡啶，在80°C下发生取代反应，将反应液过滤后，得到滤液和滤渣;用溶剂洗涤滤渣，并 抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤液合并后，经精馏得到3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶。 [0024] 实施例2 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2_咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在120°C下发生取代反应，将反应液过滤 后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤液合并 后，经精馈得到3，5_二氣_2，4，6_二氣吡啶。
[0025] 本实施例中，1，3_二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1000mLl，3-二甲基-2-咪唑啉酮。
[0026] 实施例3 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2_咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在80°C下发生取代反应，将反应液过滤 后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤液合并 后，经精馈得到3，5_二氣_2，4，6_二氣吡啶。
[0027] 本实施例中，1，3_二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1200mLl，3-二甲基-2-咪唑啉酮。
[0028] 本实施例中，无水氟化钾为粒度为20~50um的粉末状无水氟化钾。
[0029] 实施例4 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在85°C下发生取代反应，将反应液过滤 后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤液合并 后，经精馈得到3，5_二氣_2，4，6_二氣吡啶。
[0030] 本实施例中，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1 lOOmLl，3-二甲基-2-咪唑啉酮。
[0031 ]本实施例中，洗涤滤渣所用的溶剂为DMF。
[0032] 本实施例中，无水氟化钾为粒度为50~90um的粉末状水氟化钾。
[0033] 本实施例中，所述氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1。
[0034] 实施例5 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在l〇〇°C下发生取代反应，将反应液过滤 后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤液合并 后，经精馈得到3，5_二氣_2，4，6_二氣吡啶。
[0035] 本实施例中，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1 lOOmLl，3-二甲基-2-咪唑啉酮。
[0036]本实施例中，洗涤滤渣所用的溶剂为DMI。
[0037] 本实施例中，无水氟化钾为粒度为50~90um的粉末状水氟化钾。
[0038] 本实施例中，所述氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1。
[0039] 实施例6 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2_咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在90°C下发生取代反应，反应2h后，将反 应液过滤后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤 液合并后，经精馈得到3，5-二氯-2，4,6_二氣吡啶。
[0040] 本实施例中，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1 lOOmLl，3-二甲基-2-咪唑啉酮。
[0041 ]本实施例中，洗涤滤渣所用的溶剂为DMI。
[0042] 本实施例中，无水氟化钾为粒度为50~90um的粉末状无水氟化钾。
[0043] 本实施例中，所述氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1。
[0044] 实施例7 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2_咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在110°C下发生取代反应，反应lh后，将 反应液过滤后，得到滤液和滤渣;用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗 涤液合并后，经精馈得到3，5-二氯-2，4，6-二氣吡啶。
[0045] 本实施例中，1，3_二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加 lOOOmLl，3_ 二甲基-2-咪唑啉酮。
[0046] 本实施例中，洗涤滤渣所用的溶剂为DMI。
[0047] 本实施例中，无水氟化钾为粒度为50~90um的粉末状无水氟化钾。
[0048] 本实施例中，所述氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1。
[0049] 实施例8 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，所述方法是将无水氟化钾与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏，将体系中水含量控制在lOOOppm以内后，加入五氯吡啶，在 95 °C下发生取代反应，反应1.5h后，将反应液过滤后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并 抽滤后，得到洗涤液，然后将滤液和洗涤液合并后，经精馏得到3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶。
[0050] 本实施例中，1，3_二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1200mLl，3_ 二甲基-2-咪唑啉酮。
[0051 ]本实施例中，洗涤滤渣所用的溶剂为DMI。
[0052]本实施例中，无水氟化钾为粒度为50~90um的粉末状水氟化钾。
[0053]本实施例中，所述氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1。
[0054]本实施例中，所述精馏是将抽滤后的母液进行精馏，收集65~70°C，5kPa的馏分， 即得到最终产物3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶。
[0055] 实施例9 本实施例以〇.5mol五氯P比啶原料为例，对本发明作进一步说明。
[0056] -种3,5_二氯-2,4,6_三氟吡啶的制备方法，具体操作如下： 在1000 mL三口瓶中，加入600 mL DMI和纯度为99%，粒度为20~50um的无水KF102.70 g，搅拌，减压蒸馏，蒸出60 g溶剂带水，测得体系水含量小于1000 ppm后，加热至90 °C，加入 纯度为97%的五氯吡啶129.40 g，保温反应1 h后，停止加热，自然冷却，然后过滤反应混合 液，得到滤液和滤渣，用100 mL DMI洗涤滤渣，抽滤，得到洗涤液，合并洗涤液和滤液，精馏， 收集65~70°C，5 KPa的馏分即3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶91 · 86g。
[0057] 实施例10 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，具体操作如下： 在1000 mL三口瓶中，加入500 mL DMI和纯度为99%，粒度为20~50um的无水KF102.70 g，搅拌，减压蒸馏(条件：130~135°C/60mmHg)，蒸出60 g溶剂带水，测得体系水含量小于 1000 ppm后，加热至90°C，加入纯度为97%的五氯吡啶129.40 g，保温反应2 h后，停止加热， 自然冷却，过滤反应混合液，得到滤液和滤渣，用100 mL DMI洗涤滤渣，抽滤，得到洗涤液， 合并洗涤液和滤液，精馏，收集65~70 °C，5 KPa的馏分即3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶 92.32g〇
[0058] 实施例11 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，具体操作如下： 在1000 mL三口瓶中，加入600 mL DMI和纯度为99%，粒度为20~50um的无水 KF117.37g，搅拌，减压蒸馏(条件：130~135°C/60mmHg)，蒸出60 g溶剂带水，测得体系水含 量小于1000 ppm后，加热至90°C，加入纯度为97%的五氯吡啶129.40 g，保温反应2 h后，停 止加热，自然冷却，过滤反应混合液，得到滤液和滤渣，用80 mL DMI洗涤滤渣，抽滤，得到洗 涤液，合并洗涤液和滤液，精馏，收集65~70°C，5 KPa的馏分即3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶 97.86g〇
[0059] 实施例12 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，具体操作如下： 在1000 mL三口瓶中，加入600 mL DMI和纯度为99%，粒度为20~50um的无水KF146.72 g，搅拌，减压蒸馏(条件：130~135°C/60mmHg)，蒸出60 g溶剂带水，测得体系水含量小于 1000 ppm后，加热至90°C，加入纯度为97%的五氯吡啶129.40 g，保温反应1.5 h后，停止加 热，自然冷却，过滤反应混合液，得到滤液和滤渣，用100 mL DMI洗涤滤渣，抽滤，得到洗涤 液，合并洗涤液和滤液，精馏，收集65~70°C，5 KPa的馏分即3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶 98.29g 〇
[0060] 实施例13 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，具体操作如下： 在1000 mL三口瓶中，加入600 mL DMI和纯度为99%的无水KF117.37 g，搅拌，减压蒸馏 (条件：130~135°C/60mmHg)，蒸出60 g溶剂带水，测得体系水含量小于1000 ppm后，加热至 120°C，加入纯度为97%的五氯吡啶129.40 g，保温反应1 h后，停止加热，自然冷却，过滤反 应混合液，得到滤液和滤渣，用100 mL DMI洗涤滤渣，抽滤，得到洗涤液，合并洗涤液和滤 液，精馏，收集65~70°C，5 KPa的馏分即3,5_二氯-2,4,6-三氟吡啶97.04g。
[0061 ] 实施例14 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，具体操作如下： 在1000 mL三口瓶中，加入600 mL DMI和纯度为99%的无水KF117.37 g，搅拌，减压蒸馏 (条件：130~135°C/60mmHg)，蒸出60 g溶剂带水，测得体系水含量小于1000 ppm后，加热至 80 °C，加入纯度为97%的五氯吡啶129.40 g，保温反应2h后，停止加热，自然冷却，过滤反应 混合液，得到滤液和滤渣，用100 mL NMP洗涤滤渣，抽滤，得到洗涤液，合并洗涤液和滤液， 精馏，收集65~70°C，5 KPa的馏分即3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶93.86g。
[0062]【背景技术】中提到的现有方法，具体如下： 在1000ml三口瓶中分别加入2.5g苄基三乙基氯化铵(相转移催化剂）、146.72g纯度为 99%的无水KF和600mlN，N-二甲基甲酰胺，减压蒸馏蒸出50g溶剂带水至体系水含量小于 lOOOppm，投入129.40g纯度为97%的无氯吡啶，升温至145°C，保温反应3h，停止加热，自然冷 却，过滤反应混合液，得到滤液和滤渣，用100 mL DMF洗涤滤渣，抽滤，得到洗涤液，合并洗 涤液和滤液，精馏，收集65~70°C，5 KPa的馏分即3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶92.31 g。经检 测产品纯度为96 %，收率为87.78 %。
[0063] 将本发明实施例9~14的方法与上述现有方法制得的3，5_二氯-2，4,6_三氟吡啶 进行检测、计算，产品纯度、得率、成本上的对比数据如下：
与现有技术相比，本发明反应中无需添加相转移催化剂，且产品纯度和收率均较高，从 原材料成本消耗这一点来说就比现有技术要低；另外，DMI沸点较高，且高温下稳定不易分 解，后处理精馏分离的回收率比DMF和DMS0等溶剂的回收率都要高;又因为本发明的反应温 度较现有技术的反应温度低的多，大大降低了能耗，节约了生产成本。总体而言，本发明制 得的产品具有纯度和得率高，生产成本低的优点。
【主权项】
1. 一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述方法是将无水氟化钾 与1，3-二甲基-2-咪唑啉酮混合均匀，减压蒸馏后，加入五氯吡啶，在80~120°C下发生取代 反应，将反应液过滤后，得到滤液和滤渣；用溶剂洗涤滤渣，并抽滤后，得到洗涤液，然后将 滤液和洗涤液合并后，经精馏得到3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶。2. 如权利要求1所述的一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述 1，3-二甲基-2-咪唑啉酮的添加量为：lmol五氯吡啶添加1000~1200mLl，3-二甲基-2-咪唑 啉酮。3. 如权利要求1所述的一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述 无水氟化钾为粒度为20~50μηι的粉末状无水氟化钾。4. 如权利要求1所述的一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述 氟化钾与五氯吡啶的投料摩尔比为4:1。5. 如权利要求1所述的一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述 取代反应的时间为1~2h。6. 如权利要求1所述的一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述 减压蒸馏后，将体系的含水量控制在lOOOppm以内。7. 如权利要求1所述的一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述 精馏后，收集65~70°C，5kPa的馏分，即得到最终产物3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶。8. 如权利要求1所述的一种3，5-二氯-2，4，6-三氟吡啶的制备方法，其特征在于:所述 溶剂为DMI。
【文档编号】C07D213/61GK106008331SQ201610575605
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】罗茜, 彭舟, 李舟, 王蕾, 张华 , 皮亚威
【申请人】四川福思达生物技术开发有限责任公司