背景及概述
大多数硝基吡啶常温下是无色或者淡黄色的高沸点固体或液体, 不易溶于水, 易溶于有机溶剂如乙醚 、四氯化碳等等。吡啶环上的硝基具有类似于卤素的性质, 易被亲核试剂取代 ' 。另外, 吡啶环上引入卤素 、可使分子极性增加, 通过卤素的转换, 可制备含有其它取代基的衍生物, 某些精细化学品中引入卤素, 可显著改变其性能。因上述原因，2-氯-5-硝基-4-甲基吡啶是农药 、医药工业中的重要中间体 ，其制备工艺值得深入研究。
制备
以2-氨基-4-甲基吡啶为起始物料，经硝化反应、水解反应、氯化反应制备目标化合物2-氯-5-硝基-4-甲基吡啶[1]。其合成反应式如下图：
图1 2-氯-5-硝基-4-甲基吡啶的合成路线图
2-氨基-5-硝基-4-甲基吡啶的合成
向装有机械搅拌 、温度计、冷凝回流管以及滴液漏斗的四口烧瓶中加入浓硫酸, 剧烈搅拌之下慢慢加入2-氨基-4-甲基吡啶, 冰浴冷却溶液至5℃-10℃。待2-氨基-4-甲基吡啶全部溶解后, 向其中滴加浓硫酸以及发烟硝酸组成的混酸 。滴加完毕之后, 将反应液置于水浴中, 慢慢升温至60℃左右, 保持15小时左右, 直到反应液没有气泡溢出。反应液由浅黄色转变为酒红色 。反应结束后, 将反应液倒入冰中, 用氨水中和, pH值在5.0-5.5的时候, 开始出现深黄色沉淀, 继续加氨水中和, pH值在5.5-6.0的的时候, 沉淀颜色变浅, 变为浅黄色。过滤, 沉淀为2-氨基-3-硝基-4-甲基吡啶和2-氨基-5-硝基-4-甲基吡啶的混合物 。将2-氨基-3-硝基-4-甲基吡啶和2-氨基-5-硝基-4-甲基吡啶的混合物溶于10%的稀盐酸中, 过滤,除去表层的油状物 。滤液用50%的氢氧化钠水溶液中和, 当pH值在4-5的时候, 有深黄色的沉淀生成, 此沉淀为2-氨基-5-硝基-4-甲基吡啶。
2-羟基-5-硝基-4-甲基吡啶的合成
将步硝化产物溶于稀硫酸中, 然后过滤, 将滤液冷却到 0℃-2℃, 然后在溶液中加入冰块并加以剧烈搅拌, 在 0℃左右的时候, 滴加亚硝酸钠溶液 。滴加完毕之后, 保持温度 5℃左右, 持续搅拌半小时。反应完成后过滤, 将滤液进行减压蒸馏,当蒸去大约 2/3的滤液时, 有浅黄色固体析出, 此即为2-羟基-5-硝基-4-甲基吡啶 。
2-氯-5-硝基-4-甲基吡啶的合成
使用五氯化磷/三氯氧磷作为氯化剂, 三氯氧磷又作为溶剂, 将第二步反应产物与五氯化磷混合,加入三氯氧磷 , 110℃下反应3小时 , 然后用减压蒸馏将多余三氯氧磷蒸除并回收。将剩余物倒入水中, 有淡黄色沉淀生成, 过滤,即得目标产物2-氯-5-硝基-4-甲基吡啶。
参考文献
孙楠, 王伟, 莫卫民等 2-氯-5-硝基-4-甲基吡啶的合成[J] 中国医药工业杂志, ,2005,36(9):534-535