農(nóng)藥中間體3- 氯-4- 氨基-1-（3- 吡啶基）-1H-吡唑的合成工藝研究

楊志彬,田俊波,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071250）

1 前言

3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑是一種棕色固體，熔點為143～147℃,是合成農(nóng)藥Tyclopyrazoflor（GF-3242）的關(guān)鍵中間體。Tyclopyrazoflor（GF-3242）是陶氏益農(nóng)公司開發(fā)的吡啶基吡唑類殺蟲劑，該殺蟲劑具有化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎、作用機理獨特、高效廣譜、與環(huán)境友好的特點，對棉粉虱、甘薯粉虱、棕櫚象甲、茄科植物蚜蟲的防治效果最佳，它的合成工藝也是目前研究的熱點。本文對其中間體3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的合成工藝路線進行了介紹，從中篩選出較優(yōu)的工藝路線進行合成工藝進行了研究，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)。

2 工藝路線的選擇

根據(jù)查閱國內(nèi)外文獻，同時參考和借鑒同類化合物的合成工藝，3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的合成工藝主要是以3-氯-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑作為起始物料進行硝化和還原反應(yīng)得到。硝基還原有鐵粉還原和鈀炭加氫還原兩條工藝，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，確定出了第二條鈀炭加氫還原工藝作為較優(yōu)的生產(chǎn)工藝路線。

第一條鐵粉還原工藝，合成路線見圖1。

圖1

該條路線三廢多，有鐵泥產(chǎn)生，成本高，產(chǎn)品提純繁瑣,故不采用此條工藝路線進行研發(fā)。

第二條鈀炭加氫還原工藝，合成路線見圖2。

圖2

該條路線三廢少，過濾后催化劑可以套用，成本低，產(chǎn)品易于分離，屬綠色工藝，故采用此條工藝路線進行研發(fā)。

3 實驗部分

3.1 原料種類及質(zhì)量規(guī)格（見表1）

表1

3.2 實驗過程

3.2.1 3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的合成

向1000mL 反應(yīng)瓶中加入40mL 濃硫酸，攪拌下加入20g 3-氯-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑，用冰水浴冷卻到5℃以下，滴加由20mL 濃硝酸和10mL 濃硫酸配成的混酸，維持反應(yīng)溫度＜15℃，滴加完畢，去掉冰水浴，溫水升溫到20℃，保持15h，將反映無聊慢慢地倒入500 mL 水中稀釋，控制溫度＜18℃用50%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH＞8，調(diào)節(jié)完畢，再在室溫下攪拌3，濾餅用水洗三次，每次用水200mL，干燥得到類白色固體24.9g，熔點：140～144℃。收率99.6%。

3.2.2 3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的合成

向500mL 高壓釜中加入250mL 乙醇，攪拌下加入23.2g 3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑、50%氫氧化鈉溶液10mL，從高壓釜底部通入氮氣，再加入2.2g10%Pd／C 催化劑。系統(tǒng)密閉后，停止氮氣通入。開啟真空閥門抽走高壓釜中氮氣，再改用氫氣置換3 次，開動攪拌，開始加熱，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為280r／min 左右，當(dāng)溫度升至75～78℃時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為500r／min 左右，繼續(xù)向釜內(nèi)通入的氫氣，直至釜內(nèi)氫氣壓力0.3MPa，不再下降時，停止加氫操作，降溫到室溫，泄壓，再開釜取料，過濾出催化劑保存套用，濾液用乙酸乙酯萃取三次，合并萃取液，用飽和碳酸氫鈉溶液充分洗滌后減壓濃縮得到棕色固體19.44g，熔點：143～147℃, 收率98.0%。

4 實驗結(jié)果與討論

4.1 3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的優(yōu)化實驗

4.1.1 不同的原料物質(zhì)的量比對3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑合成收率的影響（見表2）

表2

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)3-氯-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑∶硝酸=1∶3 時產(chǎn)物收率最高達到98%，再提高硝酸的物質(zhì)的量比，產(chǎn)物收率不再提高，故確定3-氯-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑∶硝酸=1∶3 為合成3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的最佳物質(zhì)的量比。

4.1.2 不同的反應(yīng)時間對3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑合成收率的影響（見表3）

表3

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)反應(yīng)時間為3h 時產(chǎn)物收率最高達到98%，再延長反應(yīng)時間，產(chǎn)物收率提高很小，經(jīng)綜合考慮確定反應(yīng)時間為3h 作為合成3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的最佳反應(yīng)時間。

4.2 3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的優(yōu)化實驗

4.2.1 不同的3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑和10%Pd/C 的重量比對3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑合成收率的影響（見表4）

表4

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑∶10%Pd/C 重量比為1∶0.095 時產(chǎn)物收率最高達到98%，再增大10%Pd/C 的用量，產(chǎn)物收率提高很小，綜合考慮確定3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑∶10%Pd/C 重量比為1∶0.095 作為合成3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的最佳重量比。

4.2.2 不同的反應(yīng)壓力對3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑合成收率的影響（見表5）

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)反應(yīng)壓力為0.3MPa時產(chǎn)物收率最高達到98%，再增大壓力，產(chǎn)物收率提高很小，綜合考慮確定確定反應(yīng)壓力為0.3MPa 作為合成3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的最佳反應(yīng)壓力。

表5

5 結(jié)論

5.1 以3-氯-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑作為起始物料進行硝化和10%鈀炭加氫還原得到3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑，此條工藝可行，產(chǎn)品總收率為96.04%。

5.2 對3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的合成進行優(yōu)化實驗，3-氯-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑∶硝酸=1∶3 為最適宜的物質(zhì)的量比，反應(yīng)時間為3h 作為最佳反應(yīng)時間，收率最高為98.00%。5.3 3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的合成實驗時，必須在投料完畢后要對反應(yīng)釜進行除氧。先對反應(yīng)釜抽真空，關(guān)閉真空閥門，充入氮氣至表壓0.1 MPa，關(guān)閉氣閥。開啟真空閥門抽走高壓釜中氮氣，再改用氫氣置換3 次。

5.4 對3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的合成進行優(yōu)化實驗，3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑：10%Pd/C 重量比為1:0.095 作為最佳重量比，反應(yīng)壓力為0.3MPa 作為最佳反應(yīng)壓力，收率最高為98.00%。