一种4-三氟甲基-3-氰基吡啶的制备方法与流程
1.本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种4-三氟甲基-3-氰基吡啶的制备方法。
背景技术：
2.4-三氟甲基-3-氰基吡啶是有用的合成中间体，经过一步碱解反应可以合成4-三氟甲基烟酸。4-三氟甲基烟酸是含三氟甲基芳香化合物，具有独特的生物活性，它可以作为制备其他农药或医药的前体物质，具有重要的价值。
3.目前，3-氰基-4-三氟甲基吡啶的合成是以2,6-二氯-3-氰基-4-三氟甲基吡啶为原料，通过加氢催化反应制得。
4.专利cn101851193a、cn107286086a、cn108191749a、cn112110855a在加氢催化反应中均采用的是三乙胺作为缚酸剂，但在实际研究中发现，2,6-二氯-3-氰基-4-三氟甲基吡啶与三乙胺在常温常压条件下即可发生反应，反应式如下：
[0005][0006]
因此，以三乙胺为缚酸剂，存在严重的副反应干扰，选择性差，收率偏低。
[0007]
专利cn108586328a、cn109232407a在加氢催化反应中采用无机碱碳酸钠为缚酸剂，但是碳酸钠在非极性溶剂中溶解度差，效果不明显，需要配合甲醇或者乙醇等溶剂使用，但经实验证明，甲醇或者乙醇与2,6-二氯-3-氰基-4-三氟甲基吡啶可以发生以下反应：
[0008][0009]
因此，碳酸钠为缚酸剂、甲醇或乙醇为溶剂，对于3-氰基-4-三氟甲基吡啶的合成也存在较多问题。而且碳酸钠碱性相对较强，容易引起2,6-二氯-3-氰基-4-三氟甲基吡啶的水解。
技术实现要素：
[0010]
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种反应时间短、产品收率、纯度高，后处理简单的4-三氟甲基-3-氰基吡啶的制备方法。
[0011]
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种4-三氟甲基-3-氰基吡啶的制备方法，包括如下步骤：
[0012]
以2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶为起始原料，二异丙基乙基胺为缚酸剂，甲苯和水为混合溶剂，在催化剂和氢气的作用下，反应制备4-三氟甲基-3-氰基吡啶，具体反应式如下：
[0013][0014]
优选的，制备方法包括：在高压反应釜中，加入2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、二异丙基乙基胺、甲苯和水、钯碳催化剂，氮气置换后充入氢气，升温反应，取样分析，反应合格后加水，过滤除去催化剂，母液分层，油层脱溶后减压蒸馏得4-三氟甲基-3-氰基吡啶。
[0015]
优选的，2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶与二异丙基乙基胺的摩尔比为1:1-10。优选的，2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶与二异丙基乙基胺的摩尔比为1:1-5。
[0016]
优选的，混合溶剂甲苯和水的质量比为45：1～3，混合溶剂甲苯和水的质量是2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的1-10倍。优选的，混合溶剂甲苯和水的质量是2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的1-5倍。
[0017]
优选的，钯碳催化剂pd的含量为0.5％-10％；pd/c的用量为2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的0.05％-10％。
[0018]
优选的，钯碳催化剂pd的含量为0.5％-10％；pd/c的用量为2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的0.05％-5％。优选的，pd/c的用量为2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的0.5％-5％。
[0019]
优选的，氢气的压力为0.1mpa-10mpa。
[0020]
优选的，氢气的压力为0.1mpa-5mpa。优选的，氢气的压力为0.1mpa-3mpa。
[0021]
优选的，加氢过程中反应温度为20℃-120℃。优选的，加氢过程中反应温度为50℃-100℃。
[0022]
优选的，加氢反应时间为1-10h。优选的，加氢反应时间为1-5h。
[0023]
本发明的有益效果为：本发明提供的一种4-三氟甲基-3-氰基吡啶的制备方法，以二异丙基乙基胺为缚酸剂，甲苯和水为混合溶剂的反应体系。二异丙基乙基胺因其位阻较大的缘故，不会与2,6-二氯-3-氰基-4-三氟甲基吡啶发生副反应，其碱性适中，能较好的与生成的氯化氢形成盐酸盐。二异丙基乙基胺提高了反应的选择性和反应速度，提高了反应收率，从而降低了生产成本。二异丙基乙基胺形成盐酸盐后，可以通过加碱中和盐酸的方式重新生成二异丙基乙基胺，可以回收套用。二异丙基乙基胺与水几乎不溶，稳定性较三乙胺好，回收过程中几乎不产生损失，适合用于工业生产。使用甲苯和水的混合溶剂体系，避免了醇类物质与2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶的副反应，简化了反应后处理流程，优化了反应操作。甲苯中混合的少量水，可以有效溶解反应过程中产生的二异丙基乙基胺盐酸盐，使其以液态的形式分散在反应体系中，避免了二异丙基乙基胺盐酸盐以固体形式析出。二异丙基乙基胺盐酸盐的析出会包裹钯碳催化剂，导致催化剂失活。因此，甲苯和水的混合溶剂体系，与单独的甲苯或者醇类溶剂相比，可以有效避免钯碳催化剂失活的问题，也不会有类似醇类溶剂的副反应发生。该方法原料易得，成本低廉，步骤短，简化了工艺流程，
产品含量、收率高，可以大大降低成本，提高产量，适合工业化生产。
附图说明
[0024]
图1为实施例1的4-三氟甲基-3-氰基吡啶核磁图谱；
[0025]
图2为实施例1的4-三氟甲基-3-氰基吡啶气质图谱。
具体实施方式
[0026]
实施例1
[0027]
高压反应釜中加入450g甲苯、1.47g 5％钯碳催化剂、144.60g 2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、155.08g二异丙基乙基胺、10.0g水，置换氢气三次，加压至0.5mpa，升温至50-60℃反应。反应2h后取样分析(gc)，原料含量小于0.3％视为反应合格；
[0028]
反应完成后，加入300g冰水搅拌10min，降温至室温，过滤除去钯碳催化剂；过滤后的母液进行分液，上层为油相，下层为水相；
[0029]
油相进行常压蒸馏脱溶，脱除大部分甲苯溶剂后，进行减压蒸馏，蒸出产品101.20g，收率98.0％，含量99％。
[0030]
核磁数据为1hnmr(400mhz，cdcl3)：9.12(s，1h)，9.06(d，j＝5.12hz，1h)，7.79(d，j＝5.12hz，1h)。气质图谱显示产物保留时间为6.044min，对应分子量为172.1(实际分子量为172.11)，以此确定产物为4-三氟甲基-3-氰基吡啶。
[0031]
实施例2
[0032]
高压反应釜中加入450g甲苯、1.00g 10％钯碳催化剂、144.60g 2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、155.08g二异丙基乙基胺、10.0g水，置换氢气三次，加压至0.5mpa，升温至50-60℃反应。反应2h后取样分析(gc)，原料含量小于0.3％视为反应合格；
[0033]
反应完成后，加入300g冰水搅拌10min，降温至室温，过滤除去钯碳催化剂；过滤后的母液进行分液，上层为油相，下层为水相；
[0034]
油相进行常压蒸馏脱溶，脱除大部分甲苯溶剂后，进行减压蒸馏，蒸出产品100.17g，收率97.0％，含量99％。
[0035]
实施例3
[0036]
高压反应釜中加入450g甲苯、5.00g 1％钯碳催化剂、144.60g 2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、155.08g二异丙基乙基胺、10.0g水，置换氢气三次，加压至0.8mpa，升温至60-70℃反应。反应4h后取样分析(gc)，原料含量小于0.3％视为反应合格；
[0037]
反应完成后，加入300g冰水搅拌10min，降温至室温，过滤除去钯碳催化剂；过滤后的母液进行分液，上层为油相，下层为水相；
[0038]
油相进行常压蒸馏脱溶，脱除大部分甲苯溶剂后，进行减压蒸馏，蒸出产品99.14g，收率96.0％，含量99％。
[0039]
实施例4
[0040]
高压反应釜中加入450g甲苯、1.47g 5％钯碳催化剂、144.60g 2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、155.08g二异丙基乙基胺、10.0g水，置换氢气三次，加压至2.0mpa，升温至50℃反应。反应2h后取样分析(gc)，原料含量小于0.3％视为反应合格；
[0041]
反应完成后，加入300g冰水搅拌10min，降温至室温，过滤除去钯碳催化剂；过滤后
的母液进行分液，上层为油相，下层为水相；
[0042]
油相进行常压蒸馏脱溶，脱除大部分甲苯溶剂后，进行减压蒸馏，蒸出产品100.17g，收率97.0％，含量99％。
[0043]
实施例5
[0044]
高压反应釜中加入450g甲苯、1.47g 5％钯碳催化剂、144.60g 2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、155.08g二异丙基乙基胺、10.0g水，置换氢气三次，加压至0.5mpa，升温至100℃反应。反应1.5h后取样分析(gc)，原料含量小于0.3％视为反应合格；
[0045]
反应完成后，加入300g冰水搅拌10min，降温至室温，过滤除去钯碳催化剂；过滤后的母液进行分液，上层为油相，下层为水相；
[0046]
油相进行常压蒸馏脱溶，脱除大部分甲苯溶剂后，进行减压蒸馏，蒸出产品95.00g，收率92.0％，含量99％。
[0047]
实施例6
[0048]
高压反应釜中加入450g甲苯、1.47g 5％钯碳催化剂、144.60g 2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、300.00g二异丙基乙基胺、30.0g水，置换氢气三次，加压至0.5mpa，升温至50-60℃反应。反应2.5h后取样分析(gc)，原料含量小于0.3％视为反应合格；
[0049]
反应完成后，加入300g冰水搅拌10min，降温至室温，过滤除去钯碳催化剂；过滤后的母液进行分液，上层为油相，下层为水相；
[0050]
油相进行常压蒸馏脱溶，脱除大部分甲苯溶剂后，进行减压蒸馏，蒸出产品100.17g，收率97.0％，含量99％。
[0051]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种4-三氟甲基-3-氰基吡啶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶为起始原料，二异丙基乙基胺为缚酸剂，甲苯和水为混合溶剂，在催化剂和氢气的作用下，反应制备4-三氟甲基-3-氰基吡啶，具体反应式如下：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备方法包括：在高压反应釜中，加入2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶、二异丙基乙基胺、甲苯和水、钯碳催化剂，氮气置换后充入氢气，升温反应，取样分析，反应合格后加水，过滤除去催化剂，母液分层，油层脱溶后减压蒸馏得4-三氟甲基-3-氰基吡啶。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶与二异丙基乙基胺的摩尔比为1:1-10。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合溶剂甲苯和水的质量比为45：1～3，混合溶剂甲苯和水的质量是2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的1-10倍。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，钯碳催化剂pd的含量为0.5％-10％；pd/c的用量为2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的0.05％-10％。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，钯碳催化剂pd的含量为0.5％-10％；pd/c的用量为2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶质量的0.05％-5％。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，氢气的压力为0.1mpa-10mpa。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，氢气的压力为0.1mpa-5mpa。9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，加氢过程中反应温度为20℃-120℃。10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，加氢反应时间为1-10h。
技术总结
本发明涉及有机合成领域，尤其涉及一种4-三氟甲基-3-氰基吡啶的制备方法，包括如下步骤：以2,6-二氯-3-氰基-4-(三氟甲基)吡啶为起始原料，二异丙基乙基胺为缚酸剂，在氢气和催化剂的作用下，脱氯制备4-三氟甲基-3-氰基吡啶。本发明在加氢脱氯过程中以二异丙基乙基胺为缚酸剂，选择性高，无副反应，反应时间短、产品收率、纯度高，后处理简单，适合工业化生产。适合工业化生产。适合工业化生产。
