一种2-氯-5-氯甲基吡啶合成方法 技术领域
本发明涉及一种2-氯-5-氯甲基吡啶的合成方法。
技术背景
当前，以吡虫啉(imidacloprid)、啶虫脒(acetamiprid)、吡氟禾草灵(fluazifop-p-butyl)、羟戊禾草灵为代表的3-甲基吡啶类杀虫剂，因具有内吸、广谱、高效、持效期长、安全性好等优点，已在国内外被广泛地使用，而2-氯-5氯甲基吡啶是合成上述农药关键的中间体。
公知的生产2-氯-5-氯甲基吡啶的合成方法，它是以2氯-5-甲基吡啶为原料，经过催化氯化，直接合成2-氯-5-氯甲基吡啶，传统工艺所采用的反应器多为搅拌釜反应器，它的密封性能差，噪音大，能耗较高，收率不甚理想、物料混合不易均匀。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供-种应用气升式环流反应器直接氯化2-氯-5甲基吡啶合成2-氯-5-氯甲基吡啶的方法，使生成物收率提高，缩短通氯气的时间，使氯气消耗量下降，并降低能耗。
本发明的技术方案概述如下：
一种2-氯-5-氯甲基吡啶的合成方法，由下列步骤组成：(1)在气升式环流反应器中加入2-氯-5-甲基吡啶和四氯化碳溶剂，使2-氯-5-甲基吡啶浓度为0.3～0.6g/ml；(2)在压力为745～750mmHg的条件下，将干燥的氮气从气升式环流反应器的底部的单孔喷嘴喷射进入气升式环流反应器内，形成内循环流动，将反应物和溶剂混合均匀；(3)加入催化剂偶氮二异丁腈，使其与2-氯-5-甲基吡啶的摩尔比为1∶18～22，升温至70-80℃，继续通氮气，保持2～10min；(4)停止通氮气，通入干燥的氯气，使氯气在气升式环流反应器内形成液体的内循环流动，通氯气速度为300～400ml/min，用气相色谱仪在线检测，当回流液颜色由浅绿色变深，停止通氯气，补加催化剂，其质量为步骤(3)所用催化剂的1/2，继续通氯气，当副产物2-氯-5-二氯甲基吡啶含量达到0.5～1％，停止通氯气；(5)继续通氮气，排出气升式环流反应器内的氯气和未成盐的氯化氢气体。
2-氯-5-甲基吡啶在四氯化碳溶剂中的浓度最好选0.33g/ml；
催化剂偶氮二异丁腈的加入量与2-氯-5-甲基吡啶的摩尔比最好为1∶20；
在气升式反应器中的升温温度最好为75℃。
本发明所采用地设备连接顺序为：氯气钢瓶1通过管道经第一流量计3与第一干燥器4的入口连接，氮气钢瓶2通过管道经第二流量计17与第一干燥器4的入口连接，干燥器4的出口经第一缓冲器5与气升式环流反应器7的底部连接，气升式环流反应器7的顶部连接有冷凝器12经第二干燥器9与第二缓冲瓶14的入口连接，第二缓冲瓶14的出口与氯气吸收器15连接，氯气吸收器15连接有真空泵18，第二缓冲瓶14的顶部还安装压力计16，在气升式环流反应器7的外面设置有夹套，夹套设置有下口6，上口8，分别与超级恒温水浴10、低温浴槽11的出口及入口连接。
气升式内环流反应器具有无机械运动部件、易密封、结构简单和能耗低等优点，而且使气升式环流反应器内非均相流体在气提推动力和喷射推动力的双重作用下，形成了有规则的内循环流动，强化了流动速度和相间界面更新速率，增大了气液质量传质系数，进而使反应物料间的混合、扩散、传质及反应性能均得到加强，使反应生成物收率提高，通氯气时间缩短，消耗氯气量下降。
附图说明
图1为本发明设备连接示意图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地说明：
1.在气升式环流反应器中加入2-氯-5-甲基吡啶和四氯化碳溶剂，使2-氯-5-甲基吡啶浓度为0.33g/ml；在压力为745～750mmHg的条件下，将干燥的氮气从气升式环流反应器的底部喷射进入气升式环流反应器内，形成内循环流动，将反应物和溶剂混合均匀；加入催化剂偶氮二异丁腈，使其与2-氯-5-甲基吡啶的摩尔比为1∶20，升温至75℃，使溶剂处于回流状态，并在此温度下继续通氮气，保持5min；停止通氮气，通入干燥的氯气，使氯气在气升式环流反应器内形成液体的内循环流动，通氯气速度为300～400ml/min，用气相色谱仪在线检测2-氯-5-甲基吡啶和2-氯-5-氯甲基吡啶及2-氯-5-二氯甲基吡啶的纯度，当回流液颜色由浅绿色变深，停止通氯气，补加催化剂，其质量为第-次所用催化剂的1/2，继续通氯气，当副产物2-氯-5-二氯甲基吡啶含量达到0.5～1％，停止通氯气，中止反应；通氮气，排出气升式环流反应器内的氯气和未成盐的氯化氢气体。
将反应物料全部移至减压蒸馏装置内，用水和碳酸钾水溶液调节Ph＝6，静置2小时后弃去水层，采用高真空减压蒸馏，分别收集四氯化碳(下一次套用)，2-氯-5-甲基吡啶(下一次套用)和2-氯-5-氯甲基吡啶，并用气相色谱分析目的产物纯度为98.6％，实际收率为79.0％。在相同操作条件下，气升式环流反应器合成2-氯-5氯甲基吡啶与搅拌釜反应器比较，氯气消耗量下降10％，通氯气时间缩短9分钟。
2.在气升式环流反应器中加入2-氯-5-甲基吡啶和四氯化碳溶剂，使2-氯-5-甲基吡啶浓度为0.3g/ml；在压力为745～750mmHg的条件下，将干燥的氮气从气升式环流反应器的底部喷射进入气升式环流反应器内，形成内循环流动，将反应物和溶剂混合均匀；加入催化剂偶氮二异丁腈，使其与2-氯-5-甲基吡啶的摩尔比为1∶18，升温至70℃，使溶剂处于回流状态，并在此温度下继续通氮气，保持2min；停止通氮气，通入干燥的氯气，使氯气在气升式环流反应器内形成液体的内循环流动，通氯气速度为300～400ml/min，用气相色谱仪在线检测2-氯-5-甲基吡啶和2-氯-5-氯甲基吡啶及2-氯-5-二氯甲基吡啶的纯度，当回流液颜色由浅绿色变深，停止通氯气，补加催化剂，其质量为第-次所用催化剂的1/2，继续通氯气，当副产物2-氯-5-二氯甲基吡啶含量达到0.5～1％，停止通氯气，中止反应；通氮气，排出气升式环流反应器内的氯气和未成盐的氯化氢气体。
将反应物料全部移至减压蒸馏装置内，用水和碳酸钾水溶液调节Ph＝6，静置2小时后弃去水层，采用高真空减压蒸馏，分别收集四氯化碳(下一次套用)，2-氯-5-甲基吡啶(下一次套用)和2-氯-5-氯甲基吡啶，并用气相色谱分析目的产物纯度为98.0％，实际收率为78.2％。在相同操作条件下，气升式环流反应器合成2-氯-5氯甲基吡啶与搅拌釜反应器比较，氯气消耗量下降9％，通氯气时间缩短7分钟。
3.在气升式环流反应器中加入2-氯-5-甲基吡啶和四氯化碳溶剂，使2-氯-5-甲基吡啶浓度为0.6g/ml；在压力为745～750mmHg的条件下，将干燥的氮气从气升式环流反应器的底部喷射进入气升式环流反应器内，形成内循环流动，将反应物和溶剂混合均匀；加入催化剂偶氮二异丁腈，使其与2-氯-5-甲基吡啶的摩尔比为1∶22，升温至80℃，使溶剂处于回流状态，并在此温度下继续通氮气，保持10min；停止通氮气，通入干燥的氯气，使氯气在气升式环流反应器内形成液体的内循环流动，通氯气速度为300～400ml/min，用气相色谱仪在线检测2-氯-5-甲基吡啶和2-氯-5-氯甲基吡啶及2-氯-5-二氯甲基吡啶的纯度，当回流液颜色由浅绿色变深，停止通氯气，补加催化剂，其质量为第-次所用催化剂的1/2，继续通氯气，当副产物2-氯-5-二氯甲基吡啶含量达到0.5～1％，停止通氯气，中止反应；通氮气，排出气升式环流反应器内的氯气和未成盐的氯化氢气体。
将反应物料全部移至减压蒸馏装置内，用水和碳酸钾水溶液调节Ph＝6，静置2小时后弃去水层，采用高真空减压蒸馏，分别收集四氯化碳(下一次套用)，2-氯-5-甲基吡啶(下一次套用)和2-氯-5-氯甲基吡啶，并用气相色谱分析目的产物纯度为97.3％，实际收率为77.2％。在相同操作条件下，气升式环流反应器合成2-氯-5氯甲基吡啶与搅拌釜反应器比较，氯气消耗量下降8％，通氯气时间缩短9分钟。