甲基吡啶及其衍生物的一些应用.pdf

2011年第3期精细化工原料及中间体专家论坛当今，含吡啶环结构的化合物，已成为合成新型农药和医药原药的创新方向［1，2］3－甲基吡啶及其衍生物是非常重要的化工原料或有机中间体， 它在农药、 医药等众多精细化工领域获得了广泛应用 以3－甲基吡啶及其衍生物作为起始原料开发的农药中，有超高效的杀虫剂、除草剂，还有高效杀菌剂［3］目前高毒性的有机磷农药将逐步地淘汰， 而以吡啶杂环类为代表的烟碱类杀虫剂、 除草剂剂等新型农药，就以它们优异的特性如：显著的内吸性、广谱、高效、低毒、用量少、持效期长、安全性好、与环境相容性强等许多优点， 独树一帜地在国内外得到了极大地重视以3－甲基吡啶及其衍生物等为起始原料合成的一类新型烟碱类杀虫剂如吡虫啉等、 现已发展成为世界杀虫剂中的第一大产品［4］1 三甲基吡啶的合成和应用1.1 概 况3-甲基吡啶又称 3-皮考林，为无色液体，能与水、醇、醚混溶，是重要的医药、化工原料 它也可作为溶剂、酒精变色剂、染料和树脂中间体；亦可用于生产杀虫剂、胶片感光剂、橡胶助进剂和防水剂等；在医药上也用于生产抗糙皮病等维生素 A、 维生素B3，作为维生素B中枢神经兴奋剂的中间体，作为尼可拉明、 烟酸和烟酰胺以及强心药等的重要原料和中间体。

在农药工业上，以 3－甲基为起始原料，可合成数十种新型农药和多种系列化的衍生产品， 它们多为高附加值、专利型的精细化工中间体，如 3－吡啶甲胺、3－吡啶甲醇、5－氯烟酸等 近年来，国内外对烟酸和烟酰胺的需求逐年增长， 目前含吡啶基的下3 －甲基吡啶及其衍生物的一些应用徐兆瑜（安徽省化工研究院， 合肥， 230041）摘 要： 介绍了 3－甲基吡啶合成研究近况、以及以它作为起始原料、衍生的一些应用于合成农药及医药方面的氯代吡啶化合物 这些化合物是合成一系列除草剂、杀虫剂和杀菌剂方面的关键中间体；对其中一些主要中间体的合路线、近期所取得的新进展作了简要叙述这些中间体包括：2－氯－5－甲基吡啶、2－氯－5－氯甲基吡啶、2－氯－5－三氯甲基吡啶、2－氯－5－三氟甲基吡啶、2，3－二氯－5－三氟甲基吡啶等它们之间的相互联系和合成路线以表解法显示关键词： 三甲基吡啶 吡啶衍生物 杀虫剂 除草剂Application of 3－methylpyridine and Its DerivatesXu Zhaoyu(Anhui Research Institute of Chemical Industry, Hefei 230041)Abstract: 3－methylpyridine is an important organic compound and with it as starting materials, several ofintermediates of pesticide and medicinal were synthesized. Based on these intermediate series of herbicie, insecti-cide and fungicide will be synthesizing. Synthesis route of master key intermediate of herbicide, insexticide andbactericide were summarized with graphical method. These intermediate including: 2 －Chloro －5 －chloromethylpyridine, 2－Chloro－5－methylpyridine, 2－chloro－5－（trifluoromethyl）pyridine, 3－methylpyridine,2－chloro－5－trichoromethylpridine and so forth. For example, 2，3－Chloro－5－chloromethylpyridine is the cru-cial imtermediate of new insecticide Imidacloprid, and Acetamiprrd.Keywords: 3－methylpyridine pyridine derivative insceticide herbicide!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!"2010 年乙醛、 醋酸及其衍生物技术、市场研讨会论文摘选8- -2011年第3期 精细化工原料及中间体专家论坛游产品已形成系列化产品。

所以3－甲基吡啶具有广阔的发展前景［3，6］ 2007年全球吡啶产品消费中，3－甲基吡啶占了27.1％，预计2012年也将达27.3％［7］一个时期，我国生产3－甲基吡啶主要在一些制药厂和焦化厂， 如北京第二制药厂、 上海第五制药厂、原首钢焦化厂、上海焦化厂、南京梅山焦化厂等现在国内大型 3-甲基吡啶主要生产装置至少有两套以上：一是南通醋酸化工厂建设的 11000t/a（现已扩大到 22000 t/a）吡啶系列生产装置，原其中有 3－甲基吡3000t/a； 二是南京红大阳集团的8000t/a 吡啶系列产品装置， 其中3－甲基吡 1000－2000t/a，现在他们正在建设 30000 万 t/a 吡啶及其衍生物装置；另外，还有重庆华歌生物化学有限公司的吡啶装置中的3－甲基吡啶产物等1.2 合成工艺简况3－甲基吡啶可以从煤焦化副产物中回收，它分布在焦炉煤气、粗苯和焦油中一般从煤气转移到硫铵母液中的吡啶水合物的沸点都很低， 在95－97℃之间，回收所得的粗轻吡啶盐中的3－甲基吡啶含量在15％左右随着用途的不断扩大和需求增多，出现了许多化学合成工艺路线且已有新的研究进展如：① 目前主要采用乙醛和丙烯醛法经化学法合成。

乙醛法是由乙醛、甲醛和氨反应制得3－甲基吡啶，以SiO2-Al2O3-B2iO3为催化剂，但是收率很低仅27％；改变催化剂组成及其它反应条件，可调节产物的生成比例 如用六次甲基四铵替代氨，3-甲基吡啶的收率可提高到59.7％［8］②以丙烯醛、丙醛、甲醛和氨气为原料，将负载有 Cd （OH）2的 Al2O3－SiO2作催化剂， 反应温度450℃ 反应原料丙烯醛、丙醛和甲醛先气化后通入反应器反应主产物3－甲基吡啶的质量分数（下同）为57％，3，5－二甲基吡啶13％，只有4％的吡啶该工艺3－甲基吡啶收率高，与副产物分离容易 3，5－二甲基吡啶也是十分昂贵的化工原料， 利用它可带来可观的经济效益 不足之处是丙烯醛原料较贵③醛氨法：以乙醛、甲醛和氨为原料，这是目前国内生产3－甲基吡啶的主要方法 乙醛、甲醛和氨气在催化剂作用下，在流化床或固定床中反应，产物主要为3－甲基吡啶和吡啶该路线在世界上应用最为广泛 此外，3－甲基吡啶含量受原料组成和催化剂的影响， 采用 SiO2-Al2O3-B2iO3为催化剂，3－甲基吡啶的产量随着物料中甲醛和乙醛比的增加而增高 此法主要用于生产吡啶，3－甲基啶基本作为副产物。

有研究者认为，适量增加甲醛量，使3－甲基吡啶作为主要产物， 开发高转化率和高选择性的催化剂仍然是研究的关键，此法有望成为国内主要的3－甲基啶生产工艺④ 三烯丙基胺法， 是采用负载型催化剂，将ZnO负载在Al2O3或SiO2上 采用气相反应，反应温度425℃ 最后反应产物用甲醇吸收，发现三烯丙基胺法的转化率为 100％，3－甲基吡啶的收率可达到74％ 该工艺流程十分简单，分离容易，但三烯丙基胺比较贵［9］⑤ 吡啶甲基化法，即以吡啶、甲醇为原料合成3－甲基吡啶，是近年来研究的热点 使用铁氧体系列催化剂，通式：M1－XNXFe2O4（X＝0－1），其中M、N为2价过渡金属，如果催化剂酸性中心较强，则较易生成3－甲基吡啶，反之则生成2－甲基吡啶在工艺方面，采用固定床、层流式管反应器，常压、反应温度400℃，催化剂为 Zn1－XCuxFe2O，当甲醇与吡啶物质量比为 5、空速为 0.2，吡啶转化效率可达到 92.7%，产物中 3-甲基吡啶质量分数为 83.15%，2-甲基吡啶为9.2%，吡啶为7.29% 当前吡啶紧张且贵，该法目前仅具有研究价值值得注意的是， 在采用丙烯醛法合成第4代抗生素头孢匹罗（cefpirome）的侧链、6，7－二氢－5H－环戊烷并［b］吡啶时，同时有3－甲基吡啶生成，经分离可以得到这两种重要的中间体， 前者收率为87.4％，后者为10.7％［10］。

2 从3－甲基吡啶出发合成的一些农药以 3－甲基吡啶为起始原料，在农药方面，可以合成一系列除草剂、杀虫剂，杀菌剂的关键中间体，它们的示意路线如图 1 所示 如：3 甲基吡啶氧化后，再通过各种氯化途径可以合成：2－氯－5－甲基吡啶 （异构体2－氯－3－甲基吡啶是合成吡氟草胺、烟嘧磺隆和啶嘧磺隆原料），2－氯－5－三氯甲基吡啶、2－氯－5－三氟甲基吡啶 （合成氟禾草灵），2，3－二氯－5－三氟甲基吡啶（可以合成啶虫隆、吡虫隆、氟啶胺和吡氟氯禾灵等），2，3－二氯－5－三氟甲基本吡啶、2－氯－5－氯甲基吡啶（合成吡虫啉、啶虫脒）、2－氯－3－三氟甲基吡啶，2－羟基－3－氯甲基吡啶等等总之， 通过这些主要吡啶卤化物作原料或中间体， 进而可以合成一系列新型农医药如除草剂和杀虫剂， 这些品种的合成示意路线也一并汇集于图 1中 下面简要叙述近年来对这些中间体研究所取得的一些新进展[11]9- -2011年第3期精细化工原料及中间体专家论坛3 3－甲基吡啶衍生的一些重要中间体3－甲基吡衍生物产品非常多，它的氯（氟）代衍生物在农药、医药合成领域应用极广，下面简要叙述与一些合成农用杀虫剂和除草剂相关的、以 3－甲基吡为起始原料合成的几种吡啶氯化物极其新进展。

3.1 2－氯－3－甲基吡啶2－氯－3－甲基吡啶，是在制备 2－氯－5－甲基吡啶过程中同时生成的异构体， 其生成量大约为正品量的1/5，经结晶与正品分离，可得粗品 2－氯－3－甲基吡啶，再经过精馏即得到含量约95%的精品以 2－氯－3－甲基吡啶为起始原料，合成的农药产品主要有：吡氟草腙、吡氟草胺、烟嘧磺隆和啶嘧磺隆等3.2 2－氯－5－甲基吡啶2－氯－5－甲基吡啶是合成氯代烟碱类杀虫剂吡虫清的重要中间体 吡虫清对农业害虫具有触杀和胃毒作用，并有卓越的内吸活性，是一种高效、广谱、安全，特别对有机磷类、氨基甲酸酯类以及合成拟除虫菊酯类具有严重抗药性的害虫有特效 采用 2－氯－5－甲基吡啶可以合成：①2－氯－5－氯甲基吡啶，它是合成杀虫剂吡虫啉、TI－304、 啶虫脒和新型杀虫剂烯啶胺、噻虫啉的重要中间体；②2－氯－5－三氟甲基吡啶， 它是合成除草剂稳杀得和精稳杀得的中间体等[12]很早知道由 3－甲基吡啶－N－氧化物与三氯氧磷反应可以合成 2－氯－5－甲基吡啶，但还有 4－氯－3－甲基吡啶、2－氯－3－甲基吡啶等副产物， 并且以4－氯－3－甲基吡啶为主因此，面临的主要问题是选择合适的氯化剂，以降低异构体等副产物。

目前开发的氯化剂有：三氯氧磷、氯化磷酰胺、三氟甲基磺酰氯、二氯甲撑二甲基氯化铵、邻苯二甲酰氯和经铵盐中间体的光气等合成 2－氯－5－甲基吡啶路线比较多且有新的研究进展，现分述如下1） 3－甲基吡啶氧化法即以三甲基吡啶为原料，在冰乙酸溶剂中，以过氧化氢或过氧乙酸为氧化剂 该路线具有操作简单且容易控制、投资费用低、相应地生产成本也比较低等优点是目前我国大多数吡虫啉、吡虫脒生产厂家采用的合成路线 但伴随有 2－氯－3－甲基吡啶产生，它也是一些除草剂的重要中间体 另外，采用水作溶剂，磷钼酸作催化剂的一些环保型、高效合成新工艺已有报道 采用3－甲基吡啶直接氯化法，工艺简单、步骤少、成本低，值得研究开发[13，14]2）重氮化法是以 3－甲基吡啶为原料， 与氨基钠反应生成2－氨基－5－甲基吡啶，再进行重氮化反应，即得到目。