3，5，6-三氯吡啶- 2-醇鈉的合成工藝

劉善和，梁錫臣，吳李瑞，強(qiáng)金鳳，方紅新，張璐，黃永升，張濤（安徽國(guó)星生物化學(xué)有限公司，安徽馬鞍山243000）

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3，5，6-三氯吡啶- 2-醇鈉的合成工藝

劉善和，梁錫臣，吳李瑞，強(qiáng)金鳳，方紅新，張璐，黃永升，張濤
（安徽國(guó)星生物化學(xué)有限公司，安徽馬鞍山243000）

摘要：以CuCl2復(fù)合催化劑催化三氯乙酰氯和丙烯腈制得三氯吡啶醇鈉。反應(yīng)分為加成、環(huán)合和堿析三步。加成反應(yīng)在無(wú)溶劑的條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)考查了溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑等因素對(duì)合成收率的影響，最終確定加成反應(yīng)溫度為115℃，反應(yīng)時(shí)間為48h。環(huán)合反應(yīng)用了干燥的HCl氣體，在室溫下進(jìn)行。此方法合成工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約成本，三氯吡啶醇鈉的收率提高到80％。

關(guān)鍵詞：3，5，6-三氯吡啶- 2-醇鈉；三氯乙酰氯；丙烯腈；無(wú)溶劑

通訊聯(lián)系人：梁錫臣(1986- )，男，畢業(yè)于常州大學(xué)，碩士，從事化學(xué)工藝優(yōu)化及有機(jī)合成研究工作，18726000930，0555- 6755990，lxc19861211@163.com。

3，5，6-三氯吡啶- 2-醇鈉純品為淺黃色固體，主要用于生產(chǎn)廣譜、低毒的有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑毒死蜱。毒死蜱是一種高效、廣譜、低毒、低殘留的有機(jī)農(nóng)藥，具有觸殺、胃毒和熏蒸作用，能有效防止百余種害蟲(chóng)，是世界上產(chǎn)量最大的農(nóng)藥產(chǎn)品之一。由于毒死蜱在農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)中的作用越來(lái)越大，作為毒死蜱最重要的原料——三氯吡啶醇鈉的合成工藝越來(lái)越受到重視。

文獻(xiàn)報(bào)道的有吡啶或其衍生物法[1]、丙烯酸路線[2]、三氯乙酸苯酯路線[3]、三氯乙酰氯路線[4]，其中三氯乙酰氯法合成3，5，6-三氯吡啶- 2-醇鈉路線根據(jù)加成、環(huán)化和芳構(gòu)化反應(yīng)是否分離可分為分步法[5]和一步法[6]，而一步法根據(jù)是否加壓又分為常壓一鍋法和加壓一鍋法。丙烯酸路線首先要制備丙烯酰氯和三氯乙腈，反應(yīng)步驟較多，且需要有機(jī)錫、有機(jī)磷等昂貴的催化劑和溶劑。三氯乙酸苯酯路線需先制備三氯乙酸苯酯，需要大量的貴重溶劑環(huán)丁砜和干燥的氯化氫氣體，生產(chǎn)中又有大量的副產(chǎn)物苯酚要回收，而苯酚的性質(zhì)與吡啶醇相近，回收較困難；另外，此路線產(chǎn)品總收率不高，只有54％左右。三氯乙酰氯路線雖然反應(yīng)步驟較多，工藝流程長(zhǎng)，但原料易得，價(jià)格便宜，工藝條件也較溫和，且其反應(yīng)機(jī)理已有比較透徹的研究，是適合我國(guó)工業(yè)化的較佳路線。

本文主要研究分步法合成3，5，6-三氯吡啶- 2-醇鈉，并對(duì)每一步反應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料

三氯乙酰氯、丙烯腈、乙酸乙酯、無(wú)水CuCl2、催化劑、液堿。

1.2合成原理

（1）加成

（2）環(huán)合

（3）堿析

1.3三氯吡啶醇鈉的合成方法

將500mL的四口燒瓶分別裝上水銀溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝裝置，冷凝裝置的末端裝有干燥器。將三氯乙酰氯和無(wú)水CuCl2復(fù)合催化劑加入燒瓶中，加熱到90℃，等到體系溫度升高到90℃時(shí)，滴加丙烯腈，保證丙烯腈有一定的滴加時(shí)間，滴加結(jié)束后升溫至合適的溫度，保溫一定時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后降溫，在減壓條件下脫除未反應(yīng)的原料后加入有機(jī)溶劑，攪拌10min后過(guò)濾除去CuCl2和催化劑，溶劑通入干燥的HCl氣體，反應(yīng)一段時(shí)間后，減壓脫溶除去有機(jī)溶劑回收利用，剩下的固體加入氫氧化鈉水溶液反應(yīng)一段時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后降溫，析出醇鈉固體，過(guò)濾，濾液回收套用，濾渣則為三氯吡啶醇鈉。

2　分析與討論

2.1對(duì)加成反應(yīng)的優(yōu)化

2.1.1溫度對(duì)加成反應(yīng)的影響

由于溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致丙烯腈發(fā)生聚合反應(yīng)，損失原料，所以反應(yīng)的溫度不能過(guò)高。以丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，加成反應(yīng)溫度在110℃～115℃為最好。

2.1.2物料配比對(duì)反應(yīng)的影響

從三氯乙酰氯和丙烯腈的物質(zhì)的摩爾比的角度研究其對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響，見(jiàn)表2。

根據(jù)上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物料配比為1∶0.6～1∶0.8之間丙烯腈的轉(zhuǎn)化率很高，所以選擇三氯乙酰氯與丙烯腈的物質(zhì)的摩爾配比為1∶0.8。原因是由于丙烯腈過(guò)量時(shí)，它會(huì)發(fā)生聚合，從而導(dǎo)致原料損失。

2.1.3氯化亞銅復(fù)合催化劑的用量對(duì)反應(yīng)的影響

通過(guò)三氯乙酰氯與不同物質(zhì)的量的氯化亞銅復(fù)合催化劑的摩爾比來(lái)研究對(duì)反應(yīng)的影響，如表3所示。

從表3可以看出，當(dāng)三氯乙酰氯與氯化亞銅復(fù)合催化劑的用量比為1∶0.03的效果比較好，再增加氯化亞銅復(fù)合催化劑用量，對(duì)丁酰氯的收率沒(méi)有很大的提高。

2.1.4銅粉對(duì)反應(yīng)的影響

很多文獻(xiàn)報(bào)道銅粉對(duì)反應(yīng)有著促進(jìn)作用，我們對(duì)是否加入銅粉進(jìn)行了研究（表4）。

從表4可以看出，反應(yīng)體系中是否加入銅粉對(duì)反應(yīng)沒(méi)有什么明顯的影響。

2.2對(duì)環(huán)合反應(yīng)的優(yōu)化

2.2.1對(duì)不同的Lewis酸進(jìn)行優(yōu)化

環(huán)合反應(yīng)需要Lewis酸作為反應(yīng)的催化劑，我們研究了不同的Lewis酸對(duì)丁酰氯轉(zhuǎn)化率的影響，溶劑為甲苯，結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出，用氯化鋅和干燥的HCl氣體，丁酰氯的轉(zhuǎn)化率最高，環(huán)合反應(yīng)需要消耗一分子的HCl，并且同時(shí)產(chǎn)生一分子的HCl氣體。如果往反應(yīng)體系中通入干燥的HCl氣體，則保證在反應(yīng)的過(guò)程中HCl氣體不損耗，所以Lewis酸采用干燥的HCl氣體，溫度在室溫25℃下進(jìn)行。

2.2.2對(duì)溶劑、時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化

隨后對(duì)反應(yīng)的溶劑種類(lèi)和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，以3，3，5，6-四氯- 3，4-二氫吡啶- 2酮為目標(biāo)產(chǎn)物，計(jì)算產(chǎn)率，在25℃條件下，分別反應(yīng)2h和8h，結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出，環(huán)合反應(yīng)在通入干燥的HCl氣體后，在大部分的有機(jī)溶劑中3，3，5，6-四氯- 3，4-二氫吡啶- 2酮的產(chǎn)率均比較高，并且產(chǎn)生HCl氣體不發(fā)生催化劑的損耗。反應(yīng)結(jié)束后通過(guò)減壓蒸餾除去有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑可以循環(huán)使用。

根據(jù)表6可知，環(huán)合反應(yīng)以二氯甲烷為溶劑，室溫反應(yīng)2h即可得到很高的產(chǎn)率。

2.3對(duì)堿析反應(yīng)的優(yōu)化

有機(jī)溶劑脫除以后，降至常溫，加入計(jì)量好的去離子水，攪拌15min后開(kāi)始緩慢滴加液堿，溫度不超過(guò)45℃，pH值控制在11～12之間，液堿滴加完畢以后保溫，生成醇鈉的水溶液。保溫溫度的影響見(jiàn)表7。

從表7可以看出，在相同的條件下，芳構(gòu)化的的產(chǎn)率隨著溫度的升高而升高，但是溫度升高到一定程度時(shí)，再升高溫度，產(chǎn)品的收率又會(huì)下降。溫度較低和較高都不利于堿析。

3　結(jié)論

（1）加成反應(yīng)是在沒(méi)有溶劑的條件下進(jìn)行的，其中三氯乙酰氯∶丙烯腈∶氯化亞銅復(fù)合催化劑的物質(zhì)的摩爾比為1∶0.8∶0.03，在115℃的條件下反應(yīng)60h，反應(yīng)結(jié)束后三氯乙酰氯回收，而丙烯腈幾乎反應(yīng)完全。

（2）環(huán)合反應(yīng)時(shí)通入干燥的氯化氫氣體在室溫下反應(yīng)2h即可，環(huán)合反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氯化氫氣體，從而氯化氫氣體沒(méi)有損失，節(jié)約成本。

（3）本工藝操作簡(jiǎn)單，合成步驟溫和，成本低廉，無(wú)廢水產(chǎn)生，溶劑和試劑均可回收利用。

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Process for the Preparation of Sodium 3，5，6-Trichloropyridin-2-ol

LIU Shan-he，LIANG Xi-chen，WU Li-rui，QIANG Jin-feng，F(xiàn)ANG Hong-xing，ZHANG Lu，HUANG Yong-sheng，ZHANG Tao
（Anhui Costar Biochemistry Co.，Ltd.，Maanshan 243000，China）

Abstract:The article describes that the CuCl2complex catalysts is used to synthesis sodium 3，5，6- trichloropyridin- 2- olate as a rawmaterial in trichloroacetyl chloride and acrylonitrile. The reaction is divided intoaddition，cyclization and hydrolyzing. The addition reaction is in the absence of a solvent in order to save costs. Experiment examined the factors of yield such as temperature，reaction time and the catalyst，the temperature of the addition reaction is 115℃，the reaction time is 48 h. The cyclization reaction use dry HCl gas in the room temperature. This method of synthesis process is simple，cost- effective and the yield ofsodium3，5，6- trichloropyridin- 2- olate increased to80％.

Key words:sodium3，5，6- trichloropyridin- 2- olate；trichloroacetyl chloride；acrylonitrile；nosolvent

作者簡(jiǎn)介：劉善和(1978- )，男，工程師，從事企業(yè)管理及農(nóng)藥合成研究工作，18955512888，0555- 6755888，liushhe@yahoo.com.cn；

收稿日期：2015- 08- 21

中圖分類(lèi)號(hào)：S482.3+3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）02- 0035- 03

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.02.010