2-氯-5-氯甲基吡啶(简称CCMP)是吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺等烟碱类农药的共用关键中间体,也是目前用量最大的精细化工中间体之一,其生产工艺的优劣对环境影响十分显著。
2-氯-5-氯甲基吡啶纯品为无色结晶,m.p.35~36℃,b.p.88~90℃/400pa,有刺激性气味,溶于多种有机溶剂,弱碱性,溶于有机酸。
2-氯-5-氯甲基吡啶是合成多种农药的关键中间体。作为农药中间体的CCMP涉及的下游产品非常广泛,包括吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺等杀虫剂,高效盖草能等除草剂,氟吡菌胺等杀菌剂。
一种制备2-氯-5-氯甲基吡啶的方法,以2-氯-5-甲基吡啶(式I)为原料,与三氯异氰尿酸(式III)在80~200℃常压或微负压条件下,通过化学引发剂或光源进行引发反应,反应后过滤即得2-氯-5-氯甲基吡啶。
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2-氯-5-氯甲基吡啶(CCMP)是农药中常用的关键中间体之一,对环境影响显著。目前已有直接氯化法和次氯酸叔丁酯氯化法两种方法合成CCMP。
直接氯化法中,氯气氯化法和次氯酸叔丁酯氯化法是常用的方法。然而,氯气氯化法会产生氯化氢副产物,需要进行中和和精馏操作。次氯酸叔丁酯氯化法虽然较好,但制备和保存有严格要求,存在安全隐患。
为了避免CCMP分解和降低收率与含量,中和试剂一般采用溶解度较低的碳酸氢钠等无机弱碱。然而,这样会产生大量的中和废水。
将99.0%纯度的2-氯-5-甲基吡啶(0.3mol)加入100ml的氯化反应瓶中,加入偶氮二异丁腈和三氯异氰脲酸,反应结束后过滤并回收氰尿酸。得到CCMP含量为43.8%的滤液,经精馏得到98.0%纯度的2-氯-5-甲基吡啶和97.0%纯度的CCMP。
根据转化的2-氯-5-甲基吡啶计,CCMP的收率为83.1%。
2-氯-5-氯甲基吡啶(简称CCMP)是一种重要的医药中间体和合成吡啶类农药原药如吡虫啉(imidacloprid)、啶虫脒(acetamiprid)、氟啶胺(fluazinam)等的重要中间体。现已报道的CCMP合成路线主要分为以下3类:1)以3-甲基吡啶为原料的合成路线,该路线需经过环氯化一步,产品含量较低,生产成本较高;2)以烟酸及其衍生物为原料的合成路线,该路线反应步骤相对较长,原料价格相对昂贵,生产成本较高;3)环合法,包括吗啉路线、苄胺路线和环戊二烯路线[1]。
图1 2-氯-5-氯甲基吡啶的合成路线
方法一:将2-氯吡啶基-4-亚甲基二乙基膦酸酯溶解在CH2Cl2(20 mL)和过量的亚硫酰氯(5-10 mL)中。将溶液回流1小时。将溶液冷却至室温。在真空中除去挥发物。用饱和NaHCO3中和残留物。用CH2Cl2(3 x 40 mL)提取残留物。合并有机物。用MgSO4干燥有机物。过滤有机物。将有机物浓缩至3-5 mL。通过二氧化硅塞纯化产物(用CH2Cl2洗脱)。再次在真空中除去挥发物得到目标化合物2-氯-5-氯甲基吡啶。合成路线如图1所示[2]。
方法二:在回流1小时之前,将结晶醇溶于CH2Cl2(20毫升)和过量的亚硫酰氯(5-10毫升)中。冷却至室温后,真空除去挥发物,残留物用饱和NaHCO3中和,然后用CH2Cl2(3 x 40mL)萃取。合并有机物,用MgSO4干燥,过滤并浓缩至3-5mL,然后通过二氧化硅塞纯化(用CH2Cl2洗脱)。最终得到产品2-氯-5-氯甲基吡啶。合成路线如图1所示。
图2 2-氯-5-氯甲基吡啶的合成路线
将2-氯烟酸(3.00 g)溶于干燥四氢呋喃(60 mL)中。将溶液冷却至0°C。将氢化铝锂(870 mg,23.0 mmol)加入到搅拌的反应中。将溶液加热回流4小时。依次加入湿四氢呋喃(5 mL)和水(50 mL,小心),使反应混合物骤冷。用硅藻土过滤混合物。在真空中除去挥发物。通过快速色谱法(SiO2,CH2Cl2,然后是EtOAc)纯化产物得到2-氯-5-氯甲基吡啶。合成路线如图2所示。
[1]杜友兴,何立.2-氯-5-氯甲基吡啶的绿色合成工艺[J].农药,2019,58(12):878-881+884.DOI:10.16820/j.cnki.1006-0413.2019.12.005.
[2]Hickey, James L.; et al. Diagnostic Imaging Agents for Alzheimer's Disease: Copper Radiopharmaceuticals that Target Aβ Plaques. Journal of the American Chemical Society (2013), 135(43), 16120-16132.