中間體3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的合成工藝研究

田俊波，楊志彬，趙云現(xiàn)，崔金旺

（保定保利瑞合生物科技有限公司，河北保定072154）

Tyclopyrazoflor（GF-3242）是陶氏益農(nóng)公司開(kāi)發(fā)的吡啶基吡唑類殺蟲(chóng)劑，該殺蟲(chóng)劑具有化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎、作用機(jī)理獨(dú)特、高效廣譜、與環(huán)境友好的特點(diǎn)，對(duì)棉粉虱、甘薯粉虱、棕櫚象甲、茄科植物蚜蟲(chóng)的防治效果最佳，它的合成工藝也是目前研究的熱點(diǎn)。3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑是一種黃色固體，熔點(diǎn)為65～68℃。它是合成農(nóng)藥Tyclopyrazoflor（GF-3242）的關(guān)鍵中間體。本文對(duì)3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的合成工藝路線進(jìn)行了介紹，從中篩選出較優(yōu)的工藝路線,并對(duì)合成工藝進(jìn)行了研究，優(yōu)化出了最佳的工藝條件，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了可靠的參考依據(jù)。

1 工藝路線的選擇

根據(jù)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，同時(shí)參考和借鑒同類化合物的合成工藝，確定了以3-肼基吡啶鹽酸鹽作為起始原料進(jìn)行合成中間體3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的工藝路線，主要有兩條合成工藝。

第一條工藝是以3-肼基吡啶鹽酸鹽和丙烯腈進(jìn)行反應(yīng)成環(huán)，再進(jìn)行重氮化反應(yīng)和水解反應(yīng)得到。合成路線如圖1所示。

圖1

該條路線工藝條件苛刻，三廢多，成本高，產(chǎn)品提純繁瑣,故不采用此條工藝路線進(jìn)行研發(fā)。

第二條工藝是以3-肼基吡啶鹽酸鹽作為起始物料進(jìn)行環(huán)化和氯化反應(yīng)得到。合成路線如圖2所示。

圖2

該條路線工藝條件溫和，成本低，產(chǎn)品易于分離，故采用此條工藝路線進(jìn)行研發(fā)。

根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量高低、三廢多少、成本高低等各因素綜合比較，確定出了第二條工藝作為較優(yōu)的合成工藝路線，下面對(duì)此工藝進(jìn)行合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原料種類及質(zhì)量規(guī)格（見(jiàn)表1）

表1

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.2.1 3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的合成

在氮?dú)饬飨孪蚋稍锏?000mL的四口瓶中加入250mL乙醇，攪拌下加入37.8g丙烯酸甲酯、40.0g 3-肼基吡啶雙鹽酸鹽和60g乙醇鈉，加料完畢，加熱升溫到 50～60℃，保溫6 h，取樣用 TLC檢測(cè)（展開(kāi)劑：10%甲醇/二氯甲烷）:顯示原料3-肼基吡啶雙鹽酸鹽轉(zhuǎn)化成3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑，基本無(wú)剩余，終止反應(yīng)。降溫到30℃，減壓蒸餾濃縮得到黑糊狀固體，經(jīng)HPLC定量檢測(cè)分析：折純量31.11g，收率90.02%。

2.2.2 3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的合成

將向上述黑糊狀固體中滴加三氯氧磷200g，滴加完畢，加熱升溫到50～60℃，保溫3 h，取樣用TLC檢測(cè)（展開(kāi)劑：乙酸乙酯）:3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑轉(zhuǎn)化成3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑，基本無(wú)剩余，終止反應(yīng)。降溫到30℃，滴加400mL水，再滴加50%液堿至反應(yīng)液pH＞10，用乙酸乙酯萃取三次，每次用400mL。合并萃取液，減壓濃縮至干，得到黃色固體，熔點(diǎn)：64～68℃，經(jīng) HPLC定量檢測(cè)分析：折純量 29.47g，收率 85.02%。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

3.1.1 不同的原料物質(zhì)的量比對(duì)3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑合成收率的影響(見(jiàn)表2)

根據(jù)表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)3-肼基吡啶鹽酸鹽∶丙烯酸甲酯=1∶2.0時(shí)產(chǎn)物收率達(dá)到90.02%，再提高丙烯酸甲酯的物質(zhì)的量數(shù)，產(chǎn)物收率不再提高，經(jīng)綜合考慮確定3-肼基吡啶鹽酸鹽∶丙烯酸甲酯=1∶2.0為合成 3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的最佳物質(zhì)的量比。

表2

3.1.2 不同的反應(yīng)時(shí)間對(duì)3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑合成收率的影響（見(jiàn)表3）

根據(jù)表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為6h時(shí)產(chǎn)物收率達(dá)到90.02%，再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)物收率提高很小，經(jīng)綜合考慮確定反應(yīng)時(shí)間為6h作為合成3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的最佳反應(yīng)時(shí)間。

表3

3.1.3 不同的反應(yīng)溫度對(duì) 3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑合成收率的影響(見(jiàn)表 4）

根據(jù)表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)反應(yīng)溫度為55～60℃時(shí)產(chǎn)物收率最高達(dá)到90.02%，再提高溫度，產(chǎn)物收率提高很小，經(jīng)綜合考慮確定反應(yīng)溫度為55～60℃作為合成3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的最佳反應(yīng)溫度。

表4

3.2 3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

3.2.1 不同的原料物質(zhì)的確量比對(duì)3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑合成收率的影響（見(jiàn)表5）

根據(jù)表5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑∶三氯氧磷=1∶0.66時(shí)產(chǎn)物收率高達(dá)85.08%，再提高三氯氧磷的物質(zhì)的量數(shù)，產(chǎn)物收率提高很小，經(jīng)綜合考慮確定3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑∶三氯氧磷=1∶0.66為合成 3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的最佳物質(zhì)的量比。

表5

3.2.2 不同的反應(yīng)時(shí)間對(duì)3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑合成收率的影響（見(jiàn)表6）

根據(jù)表6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為3h時(shí)產(chǎn)物收率高達(dá)85.08%，再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)物收率提高很小，經(jīng)綜合考慮確定反應(yīng)時(shí)間為3h作為合成3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的最佳反應(yīng)時(shí)間。

表6

3.2.3 不同的反應(yīng)溫度對(duì) 3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑合成收率的影響（見(jiàn)表7）

根據(jù)表7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)反應(yīng)溫度為55～60℃時(shí)產(chǎn)物收率高達(dá)85.02%，再提高溫度，產(chǎn)物收率提高很小，經(jīng)綜合考慮確定反應(yīng)溫度為55～60℃作為合成 3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的最佳反應(yīng)溫度。

表7

4 結(jié)論

4.1 以3-肼基吡啶鹽酸鹽作為起始物料進(jìn)行環(huán)化、氯化反應(yīng)得到產(chǎn)品3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑，此條工藝可行，產(chǎn)品總收率為76.5%。

4.2 對(duì)3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的合成進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，3-肼基吡啶鹽酸鹽∶丙烯酸甲酯=1∶2比為最適宜的物質(zhì)的量比，反應(yīng)時(shí)間為6h作為最佳反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度為55～60℃(h)作為最佳反應(yīng)溫度，收率最高為90.02%。

4.3 對(duì) 3-氯-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑的合成進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，3-羥基-1-（3-吡啶基）-4,5-二氫-1H-吡唑∶三氯氧磷=1∶0.66比為最適宜的物質(zhì)的量比，反應(yīng)時(shí)間為3h作為最佳反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度為55～60℃(h)作為最佳反應(yīng)溫度，收率最高為85.02%。