2-氯-5-氯甲基吡啶合成工艺的改进

摘要

2-氯-5-氯甲基吡啶是重要的农药和医药中间体，同时，还可衍生为2-氯-5-氨甲基吡啶，该化合物也是重要的农药和医药中间体。
　　 本文针对2-氯-5-氯甲基吡啶工业生产中存在的环合反应收率低，污染大的问题，在预实验的基础上，优化环合反应，改进精制工艺，使反应及分离过程中不用甲苯，采用结晶法提纯目的产物，从而简化了工艺过程，降低了生产成本。同时，对2-氯-5-氯甲基吡啶工业品进行多次重结晶以获得标准品，并用差热扫描仪(DSC)测定2-氯-5-氯甲基吡啶的熔融焓为-15294.42J/mol。依据工厂生产实际的要求，对2-氯-5-氯甲基毗啶在水和有机溶剂中的溶解度进行了测定，并筛选出了合适的溶剂用于分离提纯2-氯-5-氯甲基毗啶。
　　 本文采用单因素实验法考察了影响2-氯-5-氯甲基吡啶环合反应及其分离提纯的因素，直接采用2-氯-2-氯甲基-4-氰基丁醛-N,N-二甲基甲酰胺溶液为原料，不再添加其他溶剂，优化出环合反应的较佳工艺条件：n（2-氯-2-氯甲基-4-氰基丁醛）：n（三氯氧磷）=1:0.6，反应温度90℃，反应时间8h。在此工艺条件下，2-氯-5-氯甲基吡啶收率达77.91％。同时，开发出2-氯-5-氯甲基吡啶结晶提纯工艺：用所筛选的溶剂搅拌降温结晶，溶剂用量5mL/(g反应液)，结晶温度3～6℃，结晶时间4h。所得目的产物2-氯-5-氯甲基吡啶纯度＞90％，提纯率＞83％，可达到工业生产要求，避免了精馏工艺造成的2-氯-5-氯甲基毗啶分解。
　　 为了筛选结晶所用溶剂，本文用带激光监视系统可控升温速率的溶解度测定装置，测定2-氯-5-氯甲基吡啶在水以及甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿和甲苯等7个二元体系的固液相平衡数据。通过对标准物系苯甲酸·水体系的测定，对该装置的可靠性进行了验证，其测量值与文献值相比，相对误差小于2％。用变温溶解法测定了温度范围从275.85K到309.15K之间2-氯-5-氯甲基吡啶在水以及有机溶剂等7个二元体系共89组溶解度数据，所测体系的溶解度数据均未见文献报道，为化工数据库增添了新的内容。
　　 本文采用理想溶液方程，Apelblat方程和Wilson方程关联了常压下2-氯-5-氯甲基吡啶在水及有机溶剂中二元体系的固液相平衡数据，取得了较好的关联结果，并得到了相关参数。理想溶液方程对水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿和甲苯关联平均相对误差最大为1.22％,Apelblat方裎关联平均相对误差最大为1.06％，wilson方程关联平均相对误差最大为3.65％。计算结果与实验结果相比较，总体相对误差较小，说明本文所用方程在所研究的温度范围和浓度范围内适用。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 选题的目的和意义

1.2 2-氯-5-氯甲基吡啶概述

1.2.1 2-氯-5-氯甲基吡啶的理化特性

1.2.2 2-氯-5-氯甲基吡啶的研究现状

1.3 固液相平衡研究的现状

1.3.1 溶解度测定方法

1.3.2 固液相平衡的研究方法

1.4 本课题研究的主要内容

2 环合反应的优化

2.1 化学试剂和实验设备

2.1.1 主要试剂原料

2.1.2 主要试验仪器与设备

2.2 2-氯-5-氯甲基吡啶的分析方法

2.2.1 熔点测定法

2.2.2 气相色谱法[40]

2.2.3 薄层层析法

2.3 实验原理

2.4 预实验

2.5 实验装置图和工艺流程图

2.5.1 实验装置图

2.5.2 实验工艺流程图

2.6 实验及结果讨论

2.6.1 POCl3用量

2.6.2 环合反应温度

2.6.3 环合反应时间

2.7 本章小结

3 结晶工艺条件优化

3.1 实验方法

3.2 实验装置图和工艺流程图

3.2.1 实验装置图

3.2.2 实验工艺流程图

3.3 实验及结果讨论

3.3.1 结晶温度

3.3.2 结晶溶剂用量

3.3.3 结晶时间

3.4 结论

4 2-氯-5-氯甲基吡啶溶解度的测定

4.1 实验方案的确定

4.2 合成法测定溶解度

4.2.1 实验原料

4.2.2 实验装置

4.2.3 实验步骤[51,53]

4.2.4 装置和方法可靠性检验

4.3 溶解度测定结果

4.3.1 实验数据的讨论

4.3.2 实验结果与经验方程的拟合

4.4 2-氯-5-氯甲基吡啶标准品的制备

4.4.1 重结晶法

4.4.2 硅胶柱层析法及其操作步骤

4.5 2-氯-5-氯甲基吡啶熔融焓的测定

4.6 本章小结

5 结论

参考文献

附录 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢