研究背景
近年來含氟有機化合物已被廣泛用于醫(yī)藥，農(nóng)藥及材料領(lǐng)域中，并且越來越受到人們的關(guān)注，主要原因是有機化合物分子中的氫原子被氟原子取代后可以極大地改變母體化合物的化學(xué)性質(zhì)，物理性質(zhì)及生物活性。其中，三氟甲基取代的吡啶類化合物是一類具有高生物活性和結(jié)構(gòu)多樣性的六元雜環(huán)化合物，可作為抗菌劑，抗腫瘤劑，抗癌劑等，在藥物化學(xué)和有機合成中具有廣泛的應(yīng)用前景[1]。特別的，目前含氟農(nóng)藥占農(nóng)藥的比例為 15%，從2000年到目前為止開發(fā)的農(nóng)藥中含氟農(nóng)藥占了將近半數(shù)，雜環(huán)類農(nóng)藥也是目前開發(fā)研究的熱點，吡啶環(huán)作為常見的一種雜環(huán)出現(xiàn)在農(nóng)藥中，目前登記使 用的三氟甲基吡啶衍生物類農(nóng)藥已有近三十個，另外還有除草劑，殺蟲劑，殺菌劑等[2]。
3-三氟甲基吡啶是吡啶環(huán)上3-位氫被三氟甲基基團取代的有機化合物，其分子式為C6H4F3N，分子量為147.0979。部分物理性質(zhì)包括：密度1.266 g/cm3，沸點127.77 ℃，閃點31.07 ℃，折射率n20/D 1.418。常溫常壓下，3-三氟甲基吡啶表現(xiàn)為無色至棕色液體。
制備方法
以3-甲基吡啶、氟化氫和氯氣為原料在流化床反應(yīng)器中可以一步法氣相氯氟化反應(yīng)制備2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶。通過實驗對催化劑進行篩選和考評，發(fā)現(xiàn)CrO-Al、Cr Cl-Al的活性較佳。以CrO-Al為催化劑，空速為288 h-1，溫度為300℃時，2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶的總收率最高，為66.6%，且失活催化劑在350℃，氮氣和空氣的體積比為1:1的混合氣體下再生后，其催化活性基本可以恢復(fù),2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶的總收率均保持在66%左右。根據(jù)實驗結(jié)果提出了反應(yīng)機理和結(jié)焦機理。對催化劑進行了BET、TG和NH3-TPD表征，發(fā)現(xiàn)催化劑失活的主要原因是積炭覆蓋了催化劑表面以及孔道，使催化劑強酸中心大量減少所致[3]。
應(yīng)用實例
2-氯-5-三氟甲基吡啶的制備。在選自ZSM5，5A，β和13X分子篩中的至少一種催化劑的作用下，3-三氟甲基吡啶和氯氣氣相反應(yīng)可以得到2-氯-5-三氟甲基吡啶。相關(guān)制備方法具有原料轉(zhuǎn)化率高，目標(biāo)產(chǎn)物選擇性高，反應(yīng)溫度低，能耗低，分離簡單等優(yōu)點[4]。
參考文獻
[1]楊天宇,李鵬飛,鄧周斌,等.ZnBr_2催化下多取代的三氟甲基吡啶衍生物的合成反應(yīng)研究[J].
[2]江鎮(zhèn)海.三氟甲基吡啶衍生物農(nóng)藥發(fā)展概況[J].山東農(nóng)藥信息, 2012(8):1.DOI:CNKI:SUN:SDNX.0.2012-08-022.
[3]董青青,于萬金,胡猛,等.2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶的制備[J].化工學(xué)報, 2015.
[4]劉敏洋,于萬金,林勝達(dá),等.一種3-三氟甲基吡啶氣相催化氯化制備2-氯-5-三氟甲基吡啶的方法.CN201810020465.1.