本發(fā)明屬于有機合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法。
背景技術(shù)：
2-氟-5-三氟甲基吡啶是一種重要的化工中間體原料，通過在吡啶環(huán)和吡啶側(cè)鏈引入氟原子，使其擁有較強的親脂性，可在農(nóng)藥和醫(yī)藥中發(fā)揮重要的作用，其應(yīng)用價值和市場前景十分可觀，目前國內(nèi)尚無十分成熟的工藝技術(shù)報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法，該方法簡單、后處理易行，可制備高純度產(chǎn)品，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法，該方法首先向氟化試劑加入溶劑進行除水處理；然后向除水處理后的混合液中加入催化劑和原料2-氯-5-三氟甲基吡啶進行氟化反應(yīng)，一步直接合成2-氟-5-三氟甲基吡啶，經(jīng)過減壓蒸餾得到高純度的2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品。
對所述氟化試劑進行除水處理的過程為：向氟化試劑中加入溶劑，所得混合液升溫至120～140℃，微負壓條件下溶劑與氟化試劑中的水共沸，以去除氟化試劑中的水分，直至混合液中含水量＜500ppm后停止除水處理。
所述氟化試劑為kf、naf或sbf3，所述溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或甲苯。
所述除水處理過程中，所述氟化試劑的用量與2-氯-5-三氟甲基吡啶的摩爾比例為(1～10)：1，優(yōu)選(1～5):1。
所述除水處理過程中，所述溶劑的用量與2-氯-5-三氟甲基吡啶的重量比例為(1～15):1，優(yōu)選為(1～5):1。
所述催化劑為芐基三乙基氯化銨、四丁基氯化銨或十二烷基三甲基氯化銨等相轉(zhuǎn)移催化劑。
所述催化劑與2-氯-5-三氟甲基吡啶的摩爾比例為(0.01～0.1)：1，優(yōu)選為(0.01～0.05):1。
所述氟化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為80～200℃，優(yōu)選100～150℃；反應(yīng)時間為5～20h，優(yōu)選10～15h。
所述減壓蒸餾過程為：將氟化反應(yīng)后所得混合物料進行減壓蒸餾，收集40～45℃和11mmhg條件下的餾分，得到無色液體，即為所述高純度的2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品。
所述2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品其純度≥98.95％，收率≥95.56％。
本發(fā)明的優(yōu)點如下：
本發(fā)明在特定溶劑和催化劑的存在下，加入氟化試劑一步合成2-氟-5-三氟甲基吡啶，通過減壓蒸餾后，得到高純度的產(chǎn)品。本發(fā)明工藝簡單、后處理容易、無廢水產(chǎn)生，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的具體反應(yīng)如下：
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例1合成的2-氟-5-三氟甲基吡啶1hnmr譜圖。
具體實施方式
下面將通過具體實施例對本發(fā)明做進一步的具體描述，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍的限定。
本發(fā)明為2-氟-5-三氟甲基吡啶的合成方法，該方法首先對氟化試劑做除水處理，然后加入2-氯-5-三氟甲基吡啶進行氟化反應(yīng)，獲得高純度的2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品。具體過程如下：
1、除水工藝
稱取一定量的氟化試劑，加入一定量溶劑，微負壓條件下溶劑與氟化試劑中的水共沸，以除去氟化試劑中的水分，至混合液中含水＜500ppm后停止除水處理。
氟化試劑除水目的在于減少副反應(yīng)的發(fā)生。利用溶劑與水的共沸特性，將水帶出反應(yīng)系統(tǒng)。溶劑選擇n,n‐二甲基甲酰胺、n,n‐二甲基乙酰胺、甲苯?？紤]到氟化反應(yīng)體系，優(yōu)選n,n‐二甲基乙酰胺。氟化試劑選擇kf、naf或sbf3，優(yōu)選kf，氟化試劑的加入量與2‐氯‐5‐三氟甲基吡啶的摩爾比例為(1～10):1，優(yōu)選的摩爾比例為(1～5):1。溶劑加入量與2‐氯‐5‐三氟甲基吡啶的重量比例為(1～15):1倍，優(yōu)選(1～5):1。除水溫度為120～140℃，當(dāng)含水＜500ppm后，除水工藝結(jié)束。含水太高，氟化副反應(yīng)較多，2‐氟‐5‐三氟甲基吡啶收率低；含水過低，除水時間長，能耗高，不經(jīng)濟。
2、氟化反應(yīng)
向除水合格的混合液中加入催化劑和2-氯-5-三氟甲基吡啶，升溫攪拌，反應(yīng)得到2-氟-5-三氟甲基吡啶。催化劑選擇芐基三乙基氯化銨、四丁基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨等相轉(zhuǎn)移催化劑，優(yōu)選芐基三乙基氯化銨。催化劑加入量與2-氯-5-三氟甲基吡啶的摩爾比例為(0.01～0.1)：1，優(yōu)選(0.01～0.05):1。氟化反應(yīng)溫度為80～200℃，最好在100～150℃之間。反應(yīng)溫度低于80℃時，氟化不完全、反應(yīng)速度慢；反應(yīng)溫度高于150℃后，環(huán)上-6位容易氟化取代，生成副產(chǎn)物2,6-二氟-5-三氟甲基吡啶。氟化時間為5～20h，優(yōu)選10～15h。
氣相色譜跟蹤反應(yīng)，氟化結(jié)束后，直接減壓蒸餾，收集40～45℃/11mmhg餾分，得到2-氟-5-三氟甲基吡啶，純度98.95％(gc)以上。
實施例1：
1、向1l三口瓶加入kf46.20g(0.80mol)，n,n-二甲基乙酰胺500ml,升溫至125℃，攪拌30分鐘，連接蒸餾裝置，微負壓蒸餾，收集餾分，跟蹤分析三口瓶內(nèi)的含水量，含水＜500ppm時，停止蒸餾，待用。
2、向三口瓶中加入芐基三乙基氯化銨7g(0.03mol)，2-氯-5-三氟甲基吡啶100g(0.55mol)。連接冷凝管，升溫至135℃，攪拌，保溫反應(yīng)10小時。氣相色譜跟蹤反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)液中2-氯-5-三氟甲基吡啶含量＜1％時，停止反應(yīng)。反應(yīng)液直接減壓蒸餾，收集40～45℃/11mmhg餾分，得到2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品87.80g，純度98.95％(gc)，收率95.56％。
本實施例合成的2-氯-5-三氟甲基吡啶1hnmr譜圖如圖1所示，2-氟-5-三氟甲基吡啶的1hnmr數(shù)據(jù)如下：
δ7.42～7.48(d,j＝8.4hz，1h，-h-a)
δ7.86～7.90(dd,j1＝2.4hz，j2＝2.4hz，1h，-h-b)
δ8.68～8.85(d,j＝0.8hz，1h，-h-c)
實施例2：
將實施例1中步驟1的kf46.20g(0.80mol)換為95.70g(1.65mol)，其他操作條件包括后處理步驟均勻?qū)嵤├?相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品86.85g，分析測得產(chǎn)品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量為97.57％(gc)，收率93.21％。
實施例3：
將實施例1中步驟1n,n-二甲基乙酰胺換為n,n-二甲基甲酰胺，其他操作條件包括后處理步驟均勻?qū)嵤├?相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品87.81g，分析測得產(chǎn)品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量為97.43％(gc)，收率94.11％。
實施例4：
將實施例1中步驟2芐基三乙基氯化銨換為四丁基氯化銨，其他操作條件包括后處理步驟均勻?qū)嵤├?相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品85.63g，分析測得產(chǎn)品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量為96.88％(gc)，收率91.25％。
實施例5：
將實施例1中步驟2芐基三乙基氯化銨7g(0.03mol)換為12g(～0.05mol)，其他操作條件包括后處理步驟均勻?qū)嵤├?相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品84.46g，分析測得產(chǎn)品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量為96.37％(gc)，收率89.53％。
實施例6：
將實施例1中步驟2氟化反應(yīng)溫度換為150℃，其他操作條件包括后處理步驟均勻?qū)嵤├?相同。得到2-氟-5-三氟甲基吡啶產(chǎn)品89.58g，分析測得產(chǎn)品中的2-氟-5-三氟甲基吡啶的含量為92.18％(gc)，收率90.83％。