本发明属于有机合成领域,具体涉及一种2,3,5-三氯吡啶的制备方法。
背景技术:
吡啶类化合物具有良好的生物选择性、生物活性和环境相容性,成为现代农药发展的一个热点。2,3,5-三氯吡啶是一种重要的吡啶类化合物,是一类重要的医药、农药中间体,可用于制备嘧草醚、杀虫螨、炔草酯等。
us4258194公开了在甲基膦酸二甲酯或者甲基膦酸单甲酯溶剂中,利用锌粉还原2,3,4,5-四氯吡啶制备2,3,5-三氯吡啶的方法,但其得到2,3,5-三氯吡啶的收率仅为76-78.9%,2,3,5-三氯吡啶的含量为78.8-97.6%。该方法所得到的2,3,5-三氯吡啶收率相对较低,其纯度有待进一步提高;此外,该方法所使用的溶剂为烷基膦酸烷基酯类非常规溶剂,毫无疑问给生产成本控制和三废处理难度等带来巨大压力。因此,需要寻找一条兼顾高收率和高纯度,操作环保且简便的2,3,5-三氯吡啶的制备方法。
技术实现要素:
为解决上述问题,本发明提供了一种兼顾高收率和高纯度,操作环保且简便的一种2,3,5-三氯吡啶的制备方法,所述方法包括在有机溶剂与水组成的混合溶剂中使用锌粉还原2,3,4,5-四氯吡啶得到2,3,5,-三氯吡啶的步骤。
所述有机溶剂为甲醇或乙腈,优选甲醇。
所述有机溶剂与2,3,4,5-四氯吡啶的质量比为2至10比1,优选4至6比1。
所述有机溶剂与2,3,4,5-四氯吡啶的质量比为4比1。
所述有机溶剂与水的质量比为0.5至2.5比1,优选1至1.5比1。
所述有机溶剂与水的质量比为1:1。
所述锌粉与2,3,4,5-四氯吡啶的摩尔比为0.5至4比1,优选1.2至1.5比1。
所述锌粉与2,3,4,5-四氯吡啶的摩尔比为1.5比1。
发明人在还原步骤中还加入了氯化铵,并对氯化铵的用量进行了筛选,结果发现氯化铵与原料2,3,4,5-四氯吡啶的摩尔比在0到5比1时,所得2,3,5-三氯吡啶的hplc纯度无明显变化。
所述方法还包括对反应时间进行筛选,筛选出工业化应用价值最优的反应时间。反应时间为2h后结果逐渐趋于稳定,虽然后续时间的延长,有利于原料2,3,4,5-四氯吡啶的进一步转化和目标产物2,3,5-三氯吡啶的进一步生成,但从生产效率上来讲,并非工业化价值最优的选择。因此综合分析,反应时间以2h为最优。
所述方法还包括保温过滤得第一滤饼和第一滤液的后处理步骤。其中,保温过滤是指保温热过滤(40-80℃),所得第一滤饼为锌粉和氯化锌,所得第一滤液需进一步后处理以得到目标2,3,5-三氯吡啶。
所述第一滤液经降温析晶、过滤和盐酸洗涤后得第二滤饼和第二滤液。其中,降温析晶步骤的温度取0-5℃为佳,所得晶体经过滤和少量盐酸洗涤后得到第二滤饼,即高纯度的目标产物2,3,5-三氯吡啶。第二滤液则可循环套用,作为还原步骤中的混合溶剂加以应用,进一步降低生产成本,工业化应用价值最大化。
本发明是在有机溶剂与水组成的混合溶剂中,利用锌粉还原2,3,4,5-四氯吡啶,制备得到2,3,5-三氯吡啶。本发明是一种兼顾高收率和高纯度,操作环保且简便的2,3,5-三氯吡啶制备方法。
显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
具体实施方式
实施例1
向1000ml四口瓶中加入2,3,4,5-四氯吡啶(216.88g/mol,50g,0.231mol),加入溶剂(溶剂组成:甲醇200g和水200g),搅拌混合。随后加入锌粉(65.38g/mol,22.6g,0.346mol)和氯化铵(53.49g/mol,37.1g,0.693mol),升温加热至72℃,维持此温度下继续搅拌反应2h,取样进行hplc检测,检测结果:2,3,5-三氯吡啶为82.25%,2,5-二氯吡啶为13.42%,2,3,4,5-四氯吡啶为4.33%。
反应结束后,将反应液进行保温热过滤,得滤饼和滤液。滤饼为锌粉和氯化锌。对滤液进行后处理,先滤液降温至0-5℃析晶2h,所得固体为2.3.5-三氯吡啶(182.44g/mol)和2.5-二氯吡啶(147.99g/mol)的混合物,过滤并用少量盐酸洗涤,得滤饼,即2,3,5-三氯吡啶37.9g,hplc纯度98%,基于2,3,4,5-四氯吡啶的摩尔收率为90%。
实施例2-5
按照实施例1中的方法,对锌粉用量进行筛选,结果如下表1所示,以锌粉用量为2,3,4,5-四氯吡啶的1.5倍当量时为最优。
表1
实施例6
按照实施例1中的方法,对反应温度进行筛选,结果如下表2所示。
表2
实施例7
按照实施例1中的方法,对溶剂种类进行筛选,结果如下表3所示。
表3
实施例8-9
按照实施例1中的方法,对溶剂组成进行筛选,结果如下表4所示。有机有溶剂用量过少,会出现分层现象;有机溶剂用量增加,即2,3,4,5-四氯吡啶与甲醇质量比为1:6时,虽然2,3,5-三氯吡啶hplc相对含量高1.49%,但实际在进行降温析晶步骤中,产品2,3,5-三氯吡啶的析出率有所降低,导致收率反而下降。
表4
实施例10-12
按照实施例1中的方法,对反应时间进行筛选,结果如下表5所示。
表5