Способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина

Изобретение относится к улучшенному способу получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина, который характеризуется тем, что в качестве исходного реагента используется 2-хлор-5-гидроксиметилпиридин, а в качестве хлорирующего средства - цианурхлорид, что позволяет осуществлять реакцию взаимодействия в течение 90 минут в стандартных условиях и получать 2-хлор-5-хлорметилпиридин с выходом не менее 90%.

2-хлор-5-хлорметилпиридин находит применение при производстве неоникотиноидов, в частности имидаклоприда, тиаклоприда, нитенпирама, широко применяемых в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями зерновых, плодовых и овощных культур, в быту - для уничтожения насекомых в жилых и производственных помещениях. 1 пр.

 

Изобретение относится к области органической химии, в частности к способу получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина.

2-Хлор-5-хлорметилпиридин используется при производстве неоникотиноидов, в частности имидаклоприда, тиаклоприда, нитенпирама, широко применяемых в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями зерновых, плодовых и овощных культур, в быту - для уничтожения насекомых в жилых и производственных помещениях [1-4].

Известно несколько способов получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина.

Например, известен способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина путем хлорирования 2-хлор-5-метилпиридина в среде четыреххлористого углерода в течение 10 часов при температуре реакционной смеси 60°C. Химическая суть данного способа представлена на схеме 1 [5]. При этом хлороводород, выделяющийся в результате взаимодействия реагентов, нейтрализуют карбонатом натрия.

Выход 2-хлор-5-хлорметилпиридина составляет 65% от теоретического.

Недостатками данного способа являются сложность получения исходного 2-хлор-5-метилпиридина, необходимость длительного выдерживания реакционной смеси при повышенной температуре и контроля уровня pH среды, невысокий выход целевого 2-хлор-5-хлорметилпиридина.

Известен способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина хлорированием 2-хлор-5-метилпиридина в воде в течение 6,5 часов при температуре реакционной смеси 65°C в присутствии динитрилазобисизомасляной кислоты (ДАК). Химическая суть способа представлена на схеме 2.

Для нейтрализации выделяющегося в процессе синтеза хлороводорода в реакционную смесь периодически приливают 25% водный раствор карбоната калия [6]. Выход 2-хлор-5-хлорметилпиридина по данному способу составляет 68% от теоретического.

Недостатками данного способа являются сложность получения исходного 2-хлор-5-метилпиридина, необходимость контроля уровня pH среды, длительное выдерживание реакционной смеси при повышенной температуре, образование нежелательных побочных примесей (2-хлор-5-метилпиридина - 11,5%, 2-хлор-5-дихлорметилпиридина - 19,2%), невысокий выход целевого соединения.

Известен способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина взаимодействием 5-гидроксиметил-2-пиридинона с пентахлоридом фосфора и оксихлоридом фосфора при кипячении реакционной смеси в течение 7 часов. Химическая суть способа представлена на схеме 3 [7]. Выход целевого соединения составляет 96% от теоретического.

Недостатками данного способа являются сложность получения исходного 5-гидроксиметил-2-пиридинона, проведение реакции при длительном кипячении, использование в качестве хлорирующего агента оксихлорида фосфора, относящегося к веществам 1 класса опасности (ПДК 0,05 мг/м³) [8].

Известен способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина взаимодействием 2-гидрокси-5-гидроксиметилпиридина со смесью пентахлорида фосфора и оксихлорида фосфора в течение 6 часов при температуре 105°C. Химическая суть способа представлена на схеме 4 [9]. Выход 2-хлор-5-хлорметилпиридина составляет 95% от теоретического.

Недостатками данного способа являются продолжительное время проведения реакции при повышенной температуре и использование оксихлорида фосфора, относящегося к веществам 1 класса опасности (ПДК 0,05 мг/м³).

Известен способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина, реализуемый в две стадии. Химическая суть способа представлена на схеме 5 [10].

На первой стадии получают 2-хлор-5-бензоиламинопиридин. 2-Хлор 5-аминометилпиридин растворяют в хлористом метилене и проводят реакцию взаимодействия с бензоилхлоридом в среде триэтиламина при 20°C.

На второй стадии 2-хлор-5-бензоиламинопиридин, растворенный в бутиронитриле, взаимодействует с фосгеном в присутствии диметилформамида в течение 5 часов при температуре 50°C, а затем в течение 1 часа при температуре 115°C. Выход 2-хлор-5-хлорметилпиридина составляет 55,6% от теоретического.

Недостатками данного способа являются получение целевого вещества в две стадии, продолжительное время проведения процесса при повышенной температуре, использование фосгена, требующего при работе специальных мер предосторожности и низкий выход 2-хлор-5-хлорметилпиридина.

Известен способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина взаимодействием 2-метокси-5-гидроксиметилпиридина, растворенного в толуоле с фосгеном. В качестве катализатора используют дибутилформамид. Химическая суть способа представлена на схеме 6.

Реакционную смесь выдерживают в течение 2,5 часов при температуре 80°C [11]. Выход 2-хлор-5-хлорметилпиридина составляет 88% от теоретического.

Недостатками данного способа являются сложность получения исходного 2-метокси-5-гидроксиметилпиридина, использование фосгена, требующего при работе специальных мер предосторожности, продолжительное время проведения процесса при повышенной температуре, использование в качестве катализатора труднодоступного дибутилформамида.

Известен способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина взаимодействием 2-хлор-5-гидроксиметилпиридина, растворенного в хлороформе с 13,8 мольным избытком тионилхлорида при кипячении реакционной смеси в течение 1 часа. Химическая суть способа представлена на схеме 7 [12].

Выход 2-хлор-5-хлорметилпиридина составляет 74,5%. Также известен аналогичный способ получения целевого соединения, отличающийся тем что реакционную смесь кипятят в течение 24 часов [13], при этом выход целевого соединения составляет 82,5%.

Недостатками данного способа являются продолжительное время проведения процесса в условиях кипячения реакционной смеси, большой мольный избыток хлорирующего агента по отношению к исходному 2-хлор-5-гидроксиметилпиридину и невысокий выход целевого соединения.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина является способ, представленный на схеме 8.

Целевое соединение получают взаимодействием 2-метокси-5-гидроксиметилпиридина, растворенного в дихлорэтане, с тионилхлоридом в присутствии диметилформамида при кипячении реакционной смеси в течение 3,5 часов [14]. Выход целевого соединения по данному способу составляет 88% от теоретического.

Недостатками данного способа являются сложность получения исходного 2-метокси-5-гидроксиметилпиридина, проведение реакции при длительном кипячении реакционной смеси.

Задачей настоящего изобретения является упрощение процесса получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина, а именно сокращение продолжительности процесса и проведение его в стандартных условиях.

Поставленная задача решается за счет того, что 2-хлор-5-хлорметилпиридин получают взаимодействием исходного реагента с хлорирующим средством в среде галогеналкана в присутствии катализатора, согласно изобретению, в качестве исходного реагента используют 2-хлор-5-гидроксиметилпиридин, а в качестве хлорирующего средства цианурхлорид при этом реакцию проводят в стандартных условиях в течение 90 минут.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, выражается в сокращении продолжительности процесса до 90 минут и проведении реакции в стандартных условиях.

Отличие предлагаемого способа состоит в том, что в качестве исходного реагента используют коммерчески доступный 2-хлор-5-гидроксиметилпиридин, а в качестве хлорирующего средства - цианурхлорид, что позволяет осуществлять реакцию в течение 90 минут в стандартных условиях. Химическая суть предлагаемого способа представлена на схеме 9.

Чистота и строение полученного соединения подтверждены методом хромато-масс-спектрометрии с использованием ХМС модели Agilent 6890N/5973N.

Для лучшего понимания сущности данного изобретения приводится следующий пример.

Пример

В колбу помещают 1,83 г (10,0 ммоль) цианурхлорида и 2 мл диметилформамида и перемешивают в течение 30 минут при температуре 20°C до формирования белого осадка. Далее добавляют раствор, содержащий 1,35 г (9,5 ммоль) 2-хлор-5-гидроксиметилпиридина и 25 мл хлористого метилена, и перемешивают в течение 1 часа. По истечению указанного времени к реакционной смеси добавляют 20 мл дистиллированной воды. Органический слой отделяют, промывают 15 мл насыщенного раствора карбоната натрия в воде, 15 мл 1N раствора соляной кислоты и 15 мл насыщенного водного раствора хлорида натрия, сушат над сульфатом натрия, фильтруют, растворитель упаривают, остаток перегоняют при пониженном давлении, собирая фракцию, кипящую при температуре от 88 до 91°C и давлении 2 мм рт.ст. Получают 1,36 г 2-хлор-5-хлорметилпиридина с выходом 90% от теоретического.

Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 161(21,4) [M⁺], 126(100), 128(31,8), 90(19,9), 63(17,3), 99(14,1), 163(13,9), 73(12,2), 127(7,7), 64(6,8).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать 2-хлор-5-хлорметилпиридин, используя в качестве исходного реагента коммерчески доступный 2-хлор-5-гидроксиметилпиридин, а в качестве хлорирующего средства - цианурхлорид, при этом процесс осуществляют в течение 90 минут в стандартных условиях.

Литература

1. Патент США 6307053 B1. Process for the preparing imidacloprid / C.L. Yen, C.H. Chen.

2. Патент США 6828275 B2. Synergistic insecticide mixtures / H. Uhr, H. Buschhaus, M. Kugler, F. Kunisch, H. Schrage.

3. Shao X., Zhang W., Peng Y., Li Z., Tian Z., Qian X. cis-Nitromethylene neonicotinoids as new nicotinic family: Synthesis, structural diversity, and insecticidal evaluation of hexahydroimidazo[1,2-α]pyridine // Bioor. & Med. Chem. Lett. - 2008. - №18. - P.6513-6516.

4. Yamomoto I., Casida J.E. Nicotinoid Insecticides and the Nicotinic Acetylcholine Receptor. - Tokyo: Springer-Verlag, 1999. - 300 p.

5. Патент США 4778896. Process for the preparation of 5-chloromethylpyridines / B. Gallenkamp.

6. Патент США 5324841. Method of chlorinating side chain of 2-chloro-methylpyridine / Y. Nishimura, Y. Itou, A. Morino, K. Nishihara, S. Kawamura.

7. Патент США 4958025. Preparation of 2-chloro-5-chloromethylpyridine / K. Jelich.

8. Вредные вещества в промышленности. Т.III. - Л.: Химия, 1977. - С.134-135.

9. Патент США 6022974. Process for the production of 2-chloro-5-chloromethyl-pyridine / O. Werbitzky, P. Studer.

10. Патент США 5623076. Process for the preparation of chlorometh-ylpyridines / R. Lantzsch.

11. Патент США 4990622. Process for the preparation of 2-chloro-5-chloromethylpyridine / K. Jelich.

12. Патент США 4576629. Herbicidal thiadiazole ureas / R.B. Morland, A.R. Cooke, J.R. Bishop.

13. Tilley J.W., Levitan P., Kierstead R.W. Synthesis of heterocyclic analogs of α-methyl-dopa // J. Heterocycl. Chem. - 1979. - Vol.16. - №2. - P.333-337.

14. Патент РБ 8770 C1. Способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина / Н.В. Ковганко, Ю.Г. Чернов, В.Л. Сурвилло, Ж.Н. Кашкан.

Способ получения 2-хлор-5-хлорметилпиридина взаимодействием исходного реагента с хлорирующим средством в среде галогеналкана в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве исходного реагента используют 2-хлор-5-гидроксиметилпиридин, а в качестве хлорирующего средства - цианурхлорид, при этом реакцию проводят в течение 90 минут в стандартных условиях.