氟啶胺中间体合成工艺改进

冯广军，孙迎东，吴必俊，罗成燕

(江苏扬农化工股份有限公司，江苏扬州 225009)

2-氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶是农药杀菌剂氟啶胺的关键中间体。氟啶胺是一种新型保护性杀菌剂[1]，对交链孢属、葡萄孢属、疫霉属、单轴霉属、核盘菌属和黑垦菌属菌有特效。该剂一般由 2.6-二硝基-4-三氟甲基-5-氯苯胺与关键中间体 2-氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶缩合制备[2]。

美国专利US4349681直接以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶和氨水进行反应合成 2-氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶，收率仅50%左右。改用铜作催化剂，可提高产物收率，但存在着铜氨废水难以处理的问题。中国专利 CN200610044598以 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料，纯溶剂条件下通入液氨，在125～135 ℃和2.0～3.0 MPa反应15 h，得到产品。该方法的产品质量较好，同时收率提高到90%，但反应条件比较苛刻，要求纯溶剂条件和大量液氨存在下进行，过量氨气的再利用可能性不大，环保压力较大。同时较多液氨的存在，在高温高压条件下对设备的腐蚀也比较严重，需选择特殊材质的设备，工业化安全要求较高[3-6]。

本文通过研究氨化反应机理，对比国内外专利技术，创造性地通过在氨水中加入能在氨水相和吡啶油相间起到传递作用的水溶性助剂，可在较温和的反应条件下，高产率得到所需要的氨化产品，产品纯度99%以上。

1 试验部分

1.1 原料和仪器

2.3-二氯-5-三氟甲基吡啶，江苏扬农化工集团有限公司，含量 99.5%；其他原料均为商业可得的国产工业级产品，未经过处理可直接使用。

HP6890/5973MSD型气相色谱-质谱联用仪，美国HP公司，EI离子源；岛津GC-2014C气相色谱仪，日本岛津公司，毛细管柱；AdvanceDMX400 型核磁共振仪。

1.2 试验步骤

在1 L高压釜内，加入氨水330.0 g (25%，4.85 mol)、2.3-二氯-5-三氟甲基吡啶(DTMP) 210.0 g (0.97 mol)、甲醇100 g，四丁基溴化铵(PTC) 0.5 g，密闭搅拌加热至100 ℃反应12 h。反应结束，降温泄压，采用水吸收过量氨气及助溶剂甲醇，直至反应釜常压，续降温至 0 ℃过滤，得到类白色晶状固体 187.3 g(0.953 mol)，收率98.3% (GC含量99.5%)。1H NMR(CDCl3，300 MHz)：δ7.32 (s，2H)，δ7.59(s，1H)，δ8.61(s，1H)；13C NMR(CDCl3，300 MHz)：116.3，119.4，123.6，138.0，147.5，158.5；GC-MS，m/z(%)：196.0 (M+，100%)。

反应方程式如下：

2 结果与讨论

2.1 催化剂的影响

不同催化剂对反应的影响不同，采用合适的催化剂，可以显著提高反应转化率，但金属催化剂的存在，会残留在产品或废水中，造成产品外观和废水的难以处理，需加以替代。试验参考文献资料考察了不同催化剂组合对氨化反应的影响，结果见表1。

表1 催化剂对氨化的影响

对比表1中结果可知，无催化剂参与反应，氨化反应收率较低，采用金属催化剂可以提高收率，但没有相转移催化剂效果好，试验选择四丁基溴化铵作为本反应的催化剂。

2.2 助溶剂的影响

加入相转移催化剂后，可显著提高反应收率，但仍有部分原料转化不完全。试验继续考察了在添加的相转移催化剂不变的情况下，添加不同助溶剂对反应的影响，结果见表2。

由表2可知，在相转移催化剂存在的情况下，添加不同助溶剂时反应都收率达到98%以上。考虑到异丙醇及叔丁醇的价格较高及回收难度较大，选择甲醇作为助溶剂。

2.3 反应温度的影响

反应温度直接影响氨化反应的速率和副反应产物的多少。反应温度低，反应速率慢，但副反应少；反应温度高，反应速率快，但相应的副反应也多。考察了反应温度对反应的影响(表3)。

由表3可知，随着反应温度升高，产品收率增加，当反应温度100 ℃时，收率达到最大值，随后温度升高收率明显下降，故选择 100℃的氨化温度较为适宜。

表2 助溶剂对氨化的影响

表3 反应温度的影响

2.4 氨水量的影响

氨水量偏少反应不完全，氨水量偏多反应压力高，设备要求相对较高，生产安全控制能力下降，因此需选择适宜的氨水量(表4)。同时还要对过量的氨水进行回收再利用，否则影响废水的排放。

表4 氨水量的影响

表3表明氨水量达到330 g (5 mol)时，反应收率最高，继续加大氨水量，收率变化不大，故本反应选择330g的氨水量。由于氨水过量，试验在反应结束后，进行升温排氨，然后采用三级水吸收回收多余的氨气，并回用于合成工艺中，大大降低了氨水消耗，同时减少了废水的排放(表5)。

表5 回收氨水套用的影响

结果表明，回收氨水可直接套用到合成过程，折算氨的回收率在98%以上。

3 结 论

本工艺改进遵循“清洁生产、绿色工艺”的理念，选择了方便易得的 2.3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料与氨水进行氨化加成反应，通过加入能在氨水相和吡啶油相间起到传递作用的水溶性助剂和催化剂，在较温和的反应条件下，高产率得到所需要的中间体2-氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶，产品纯度达到99.5%，收率在 98%以上，原料氨的回收利用率在98%以上，减少了氨氮废水的排放。工艺简单易操作，利于工业化生产。