如何合成2,3,5,6-四氯吡啶？ ¹

2,3,5,6-四氯吡啶是一种重要的农药中间体，在农药等领域具有广泛的应用。了解如何合成2,3,5,6-四氯吡啶是掌握其应用和开发新的应用前景的关键。

简述：2,3,5,6-四氯吡啶（TPC）常用于制备毒死蜱的重要中间体三氯吡啶醇钠，同时，也是生产下游的甲基毒死蜱及毒莠定、绿草定的重要中间体，最大的用途应该还是下游的毒死蜱。

传统的合成方式是用锌粉和盐酸来还原五氯吡啶,经过反复萃取,得到产率为80%96%的2,3,5,6-四氯吡啶,该反应存在温度高,操作危险,污染大等缺点,不适合大规模生产。1972年,Vernon D.Parker等人首次提出了用五氯吡啶(PCP)电合成制备2,3,5,6-四氯吡啶的方法,但是由于该工艺使用的是Hg电极,从而限制了其发展。

合成改进：

先用三氯乙酰氯与甲醇酯化得到三氯乙酸甲酯(MTCA)，MTCA再与丙烯腈加成得到2，2，4-三氯-4-氰基丁酸甲酯(MTCB)，再通过MTCB与三氯氧磷(POCl3)环化反应制备四氯吡啶(TCP)。该工艺各步反应更容易进行，能有效利用原料，显著提高了收率。

并且重点考察环化反应的主要影响因素，确定了环化反应的最优工艺条件，使TCP的收率达到90%以上。环化反应过程为:

合成的实验步骤具体为：将46.1 g(0.2 mol)MTCB和61.3 g(0.4 mol) 三氯氧磷置于高压釜中，利用氮气进行气密性实验合格后，排出氮气。然后，向釜中通入少量HCl气体作为催化剂，升高温度至120～150℃，反应3～5 h，降温，放出产生的HCl气体并用尾气吸收装置吸收，蒸出多余的三氯氧磷，得到含TCP的混合物，进一步蒸馏得到TCP产品，经HPLC测定其色谱纯度 99%以上(蒸馏条件:5 kPa，160℃)。1HNMR(400 MHz，CDCl3)，δ:7.90(s，1H);IR，ν/cm－1 :3 037 (C—H)，1 638、1 632(CC)，1 519、1 536 (CN)，1 167、1 067(C—C)，714(C—Cl);MS，m/Z:217(M+)。

实验中，四氯吡啶的收率随反应温度的增加而升高，到140℃时，四氯吡啶的收率达到最大，为93%，温度继续升高，收率反而有所降低，可能高温导致了副反应的增加，所以最优的反应温度为 140℃。反应时间对产率有显著影响。以1小时反应为例，产率仅为53%，而延长至2小时后，产率则提高至73%，增幅达20%。然而，随着反应时间的延长，产率增长逐渐减缓。当反应时间超过4小时时，产率变化不再显著。考虑到设备的单位时间产能和能耗问题，最终选择了4小时的反应时间。经过多次对比实验，得到当三氯氧磷与2，2，4-三氯-4-氰基丁酸甲酯的摩尔比为2∶1，反应温度为140℃，反应时间为4 h，四氯吡啶的收率最高，可达93%。

参考文献：

[1]王旭艳,刘明. 2,3,5,6-四氯吡啶工艺及市场分析 [J]. 山东工业技术, 2016, (03): 66. DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.054.

[2]丁旭芬,徐颖华,马淳安. 2,3,5,6-四氯吡啶的合成[C]// 中国化工学会精细化工专业委员会,中国化学会电化学委员会,中国有机电化学与工业联合会,国家自然科学基金委员会. 第十四届全国有机电化学与工业学术会议暨中国化工学会精细化工专业委员会全国第182次学术会议会议论文摘要. 浙江工业大学化学工程学院;, 2014: 1.

[3]魏智广,方云进. 2,2,4-三氯-4-氰基丁酸甲酯环化合成2,3,5,6-四氯吡啶 [J]. 精细化工, 2011, 28 (06): 616-619. DOI:10.13550/j.jxhg.2011.06.023.