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2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法评述


第5卷 第2期 2006 年 4 月

现 代 农 药 Modern Agrochemicals

Vol.5 No.2 Apr. 2006

? 专论与综述 ?

2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法评述
袁其亮,沈德隆,卢鑫鑫,付
(浙江工业大学化学工程与材料学院,杭州

r />

310014)

摘要: 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶是一种重要的含氟吡啶类中间体, 在农药合成中有广泛的应用。

综述了 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的常用合成路线,并对各条合成路线作了比较和评价。
关键词:2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶;合成;综述 中图分类号:TQ 253.2 文献标识码:A 文章编号:1671-5284(2006)02-0008-03

Review of Synthesis of 2,3-Dichloro-5-trifluoromethyl Pyridine
YUAN Qi-liang, SHEN De-long, LU Xin-xin, Fu Qing (College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou China) 310014,

Abstract: 2,3-Dichloro-5-trifluoromethyl pyridine is an important pyridine derivative containing fluorine. It is widely
used in synthesizing of pesticides. This paper reviewed the normal processes of synthesizing 2,3-dichloro-5-trifluoromethyl pyridine, and valued each process.

Key words: 2,3-dichloro-5-trifluoromethyl pyridine; synthesis; review 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶, CAS 69045–84–7, 沸点 171~173℃。 结构式如下:
Cl
Cl Cl N CF3

代为多,现将合成路线综述如下。

1.1

以 2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶为原料
CCl3 N
HF

Cl Cl N

CF3

Cl

此合成路线国外报道较多,也是最早报道的一 该化合物为一种非常有应用价值的含氟吡啶 类有机中间体, 是生产高效杀虫剂定虫隆、 啶蜱脲, 高效除草剂吡氟氯禾灵和高效杀菌剂氟啶胺等一 系列农药新品种的关键中间体。这些产品均已成为 国际市场的骨干产品,市场前景广阔,因此有关此 中间体的合成已日益受到业内人士的关注。 条合成 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的路线, 1979 年日 本专利 [2] 即报道此法,另外文献 [3]、[4]、[5]、 [6]、[7] 及 [8] 等均以此为合成路线。 其中文献 [5] 所报道的收率最高,操作方便。 将 106.16 g (0.4 mol) 2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶和 180 g (9 mol) 的无水氟化氢加入到聚乙烯反应器 中,控温–20℃,在 3 h 内缓慢加入氧化汞,控制 体系反应温度不超过 35℃, 加毕后搅拌反应约 22 h 至体系呈灰白色。过滤,滤液用碳酸氢钠中和后用 二氯甲烷萃取,无水硫酸钠干燥,减压脱除二氯甲 烷后即得产品 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶,转化率为

1

合成路线综述
2,3- 二氯 -5- 三氟甲基吡啶的合成国外研究较

早较多,国内仅见一篇有关 2,3-二氯-5-三氟甲基吡 啶的合成文献 。合成路线以吡啶衍生物进一步氟
收稿日期:2005–10–21
[1]

作者简介:袁其亮 (1976—),男,浙江临安人,硕士研究生。主要从事农药、医药、染料及其中间体的合成研究。 Tel:13867126040;E–mail:yuanqiliang@126.com

2006 年 4 月

袁其亮,等:2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的合成方法评述

9

100%,选择率为 98%。 此法在国内并不适宜,因为其原料 2,3-二氯-5三氯甲基吡啶较贵且不易得,因此国内采用以易得 的 3-甲基吡啶为起始原料合成 2,3-二氯-5-三氟甲基 吡啶。

水硫酸钠干燥后经精馏得 163 g 产品。 法国专利 [9] 采用此法。 该专利在采用不同反 应条件及三氯化铁用量下,对此反应进行了研究。

1.4

以其它吡啶衍生物为原料
在以吡啶衍生物为原料合成 2,3-二氯-5-三氟甲

1.2

以 3-甲基吡啶为原料
CH3 N
Cl2

[1]

基吡啶时, 除上述几种原料外, 还有以 2-氯-3-氟-5Cl2 150~160℃

CCl3 Cl N
Cl Cl N

三氟甲基吡啶[6]和 2-氯-3-溴-5-三氟甲基吡啶[8]为原 料,但这些原料均不易得,所以实用性有限,可供 研究之用。

Cl Cl N

CCl3

HF 170℃

CF3

1.5

以 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙醛为原料
前述合成法中均以吡啶衍生物为原料,进一步

氟化反应合成产品,而此法巧妙地以 1,1,1-三氟三 氯乙烷与丙烯腈为原料,在关环合成吡啶环的同 时,在相应位置引入取代基。此合成方法可采用分 步法,亦可采用一锅法合成产品。 1.5.1 分步合成法[10]
Cl F3C C CHO Cl

国内焦素霞等 发表的文献即以此法合成 2,3二氯-5-三氟甲基吡啶。 1.2.1 中间体 2-氯-5-三氯甲基吡啶的合成 在一个特制的反应器中,从一进口于 1 h 内慢 慢通入 22.4 g 3-甲基吡啶与 212 mL 四氯化碳的混 合蒸气,在另一进口通入氯气,在 350~400℃反应 10 s,收集的产品用稀氨水洗涤后用无水硫酸钠干 燥,脱除四氯化碳得油状粗品。收率为 75.3%,经 精馏后收率为 50%,含量大于 90%。 1.2.2 中间体 2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶的合成 取 2-氯-5-三氯甲基吡啶 46.2 g,加入催化剂后 升温至 150~160℃, 缓慢通入干燥的氯气, 反应 6 h, 加入苯稀释反应液,用水洗涤后干燥有机相,减压 蒸除苯后,经精馏得油状产品 50.3 g,收率 90%,含 量为 95%。 1.2.3 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的合成 取 2,3-二氯-5-三氯甲基吡啶 50 g, 加入催化剂, 升温至 170℃, 缓慢通入无水氟化氢气体, 反应 11 h, 反应结束后用 5%的碳酸氢钠溶液中和,分出有机 相,经水洗、干燥得粗品,含量为 85%,收率 65%。 目前在国内市场上已有 2-氯-5-三氯甲基吡啶 出售,故这步亦可直接采用此原料为起始原料,从 而省去一步反应。

[1]

+ H 2C

CH CN
Cl Cl

CH3CN CuCl

Cl F3C C CH2 CH CN CHO Cl

Cu

CF3 N

1.5.1.1 的合成

中间体 4-甲酰基-2,4-二氯-5,5,5-三氟戊腈

分别将 36 g 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙醛、80 mL 丙烯腈、 80 mL 乙腈和 0.5 g 氯化亚铜在钽质高压釜 中 120℃加热反应 12 h,冷却,在 40~50℃蒸除溶 剂,残留物中加入乙醚 50 mL,过滤除去铜泥,滤 液蒸除乙醚后, 在高真空下精馏, 收集 85~86℃/900 Pa 的馏分,得无色油状产品,收率未知。 1.5.1.2 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的合成 将 25 g 4-甲酰基 -2,4-二氯-5,5,5-三氟戊腈与 0.1 g 铜粉在钽质高压釜中 170℃加热反应 5 h,反 应体系冷却后用水蒸汽蒸馏产品,得无色油状薄荷 味产品 11.9 g,沸点 80℃/3325 Pa,收率约 51.4%。 1.5.2 一锅合成法[11]
CuCl

1.3

以 2-氯-5-三氟甲基吡啶为原料
CF3 Cl N
HCl FeCl3

Cl Cl N

CF3

Cl F3C C CHO Cl

Cl Cl N

CF3

+ H2C CH CN

取 2-氯-5-三氟甲基吡啶 363 g,加入三氯化铁 325 g,通入氯气,升温至 150~170℃反应 18 h, 将反应体系加入到 1.5 L 热水中,分出油层,用无

分别取 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙醛 1.2 mol、丙烯 腈 1 mol、氯化亚铜 0.5 g (0.05 mol)和乙腈 400 mL 加入到搪瓷高压釜中,在 190℃加热反应 0.5 h,冷

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现 代 农 药

第5卷 第2期

却后蒸馏除去溶剂,剩余物再用水蒸汽蒸馏得产 品,收率 60%。 在专利 [10] 中亦略带提到一锅法合成 2,3-二 氯-5-三氟甲基吡啶。将 36 g 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙 醛、80 mL 丙烯腈、80 mL 乙腈和 0.5 g 氯化亚铜在 钽质高压釜中 150℃反应 2 h,升温至 180℃继续反 应 2 h,冷却后蒸除溶剂,剩余物用水蒸汽蒸馏得 产品,收率未知。 该方法中,特别是一锅法合成 2,3-二氯-5-三氟 甲基吡啶,不仅操作方便,反应条件易达到,而且 收率较高。此方法关键在于其原料 2,2-二氯-3,3,3三氟丙醛的合成,该原料目前在国内市场尚未见有 销售。 1.5.3 原料 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙醛的合成 该原料的相关合成文献较少,目前主要有 2 种 合成方法。 1.5.3.1 以 1,1,1-三氟三氯乙烷和 2-甲基丙烯酸甲 酯为原料
Cl CH3 CuCl Base CF3 C Cl + H2C C COOCH3 -HCl 120℃ Cl Cl Cl O3 F3C C CHO F3C C CH C COOCH3 Zn/AcOH Cl Cl CH3

H 3C CH3 CH3 Cl N 浓 H2SO4 F3C C CH O Si CH3 Cl CH3

Cl F3C C CHO Cl

1) 中间体 1,1,1- 三氟 -2,2- 二氯 -3- 二甲氨基 -3三甲基硅氧基丙烷的合成 反应器中通惰性气体,加入 DMF 1000 mL 和 65.5 g (1.0 mol) 锌粉,剧烈搅拌,控温 0~10℃, 滴加 187.5 g (1.0 mol) 1,1,1-三氟三氯乙烷和 130.2 g (1.2 mol) 三甲基氯硅烷, 锌粉缓慢溶解, 反应放热, 在室温搅拌反应 2 h,反应体系用戊烷萃取,戊烷 层水洗后用无水硫酸钠干燥,在室温下减压浓缩得 黄色油状产品,收率 62%。 2) 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙醛的合成 在 250 mL 反应器中加入浓硫酸 49 g (0.5 mol), 通入氮气,体系升温至 90℃,缓慢滴加 149 g (0.5 mol) 1,1,1-三氟-2,2-二氯-3-二甲氨基-3-三甲基硅氧 基丙烷,反应生成的产品随氮气蒸出,蒸气出口用 二级冷阱 (–78℃) 冷却收集馏分。反应结束后, 将所收集的馏分在 52℃/994 mPa 下重新蒸馏, 得无 色产品,收率 83%。 在上述两种合成 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙醛的方 法中,相对而言,以 1,1,1-三氟三氯乙烷和三甲基 氯硅烷为原料的合成方法,不仅原料易得,操作方 便于工作,而且收率也较高,达 51.5%。

1) 中间体 4,4- 二氯 -5,5,5- 三氟 -2- 甲基 -2- 戊烯 酸甲酯的合成[12] 文献 [12] 未写明投料量和反应条件及收率, 但有相似结构化合物的具体合成方法,可作参考。 2) 2,2-二氯-3,3,3-三氟丙醛的合成[11] 将 19.2 g 臭氧 ( 与氧气混合 ) 在 20 ℃通入 100.4 g 4,4-二氯-5,5,5-三氟-2-甲基-2-戊烯酸甲酯与 800 mL 冰醋酸的溶液中,然后加入 15 g 锌粉与 15 mL 水的混合物,在常压下蒸出产品,得无色刺激 性产品 52.8 g,沸点 66~67℃,收率约 72%。 1.5.3.2 原料[13] 该合成方法中,三烷基氯硅烷中的三个烷基, 其中两个为甲基, 另一个可为甲基、 叔丁基或者 2,3使用不同的烷基取代氯硅烷收率 二甲基丁-2-基[14], 亦不相同。以三甲基氯硅烷为例:
CF3 O Cl CH3 CH3 C Cl + H3C Si Cl + HC N CH3 Cl CH3

2

合成路线评价与选择
在 2,3- 二氯 -5- 三氟甲基吡啶的各条合成路线

中,吡啶衍生物氟代法在国内外研究较多,合成方 法比较成熟,同时 3-甲基吡啶、2-氯-5-三氯甲基吡 啶等原料国内已有销售,因此该路线具有一定的优 势,但其原料成本相对较高,成为阻碍其广泛应用 的主要原因。以 1,1,1-三氟三氯乙烷为起始原料, 经关环反应合成 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶的方法, 研究相对较少,但其原材料成本相对较低,同时依 据现有文献报道,收率尚可,操作条件也易达到, 但原料难得和操作工艺较长是其弱点,因此这条路 线具有一定的开发价值。
参考文献
[1]

以 1,1,1-三氟三氯乙烷和三烷基氯硅烷为

Zn

焦素霞 , 周梁, 陈美玲 . 2,3-二氯 -5-三氟甲基吡啶的合成研究 [J]. 河北化工, 2003, 3: 24–25.

(下转第 16 页)

16

现 代 农 药
[J]. 世界农药, 2001, 23 (1): 21–23. [5]

第5卷 第2期

中作为光气的优良替代品种,以其毒性低、使用安 全方便、 计量准确而倍受关注, 用于进行有机合成, 具有反应条件温和、选择性好、收率高的特点。该 法的另一个特点是采用反滴定法,即将芳胺或其溶 剂滴加到溶液中进行反应。可以在芳烃、卤代烃等 惰性溶剂中稳定存在,当碱性试剂存在时才会平稳 地释放出光气。反滴加法可以通过控制滴加速度, 使反应体系中 2,6- 二氟苯甲酰胺保持在较低的浓 度,抑制生成二芳基脲的副反应,从而提高 2,6-二 氟苯甲酰异氰酸酯的浓度和收率。二(三氯甲基)碳 酸酯代替草酰氯与 2,6-二氟苯甲酰胺反应合成异氰 酸酯,原料价廉,合成收率高。
[9]

苏秋芳. 不对称芳香取代脲的合成 [J]. 吉林化工学院学报, 2000, 17 (3): 30–31.

[6]

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4

结论
根据文献资料设计了一条以 2,4-二氯硝基苯和

2,6-二氯苯腈为原料合成伏虫隆的新工艺。该合成 方法操作简单,反应条件温和,原料易得,反应总 收率达到 75.3%,具备了工业化生产的条件。
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(上接第 10 页)
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