化工技术｜微反应器连续合成2,3-二氯吡啶的研究

2,3-二氯吡啶是氯虫苯甲酰胺合成过程中的重要中间体，在农药、医药及精细化工领域应用广泛。同时，它也成为新型杀虫剂各种合成路线的重要原料。随着现代农药行业对减少环境危害的要求越来越高....

氯虫苯甲酰胺(Chlorantraniliprole)是一种重要的邻苯二甲酰胺类杀虫剂，是2000年在美国杜邦公司专心研发下成功推出的，结构式如下图1所示。

氯虫苯甲酰胺，C18H14Cl2N6O2(483.1)

与同类产品相比，它对害虫有致命且快速的作用，对人体无伤害，对环境无污染，并且在适合的温度、光照、PH值下，可降解成没有毒性的产物，水溶性极低，在土壤中无挥发性。随着现代农药行业对减少环境危害的要求越来越高，该杀虫剂具有广阔的发展前景。

2,3-二氯吡啶是氯虫苯甲酰胺合成过程中的重要中间体，在农药、医药及精细化工领域应用广泛。同时，它也成为新型杀虫剂各种合成路线的重要原料。随着现代农药行业对减少环境危害的要求越来越高，氯虫苯甲酰胺的需求范围也将越来越大，进而增加了对2,3-二氯吡啶的需求。然而目前2,3-二氯吡啶的生产工艺并不纯熟，生产规模较小，难以满足不断增加的市场需求，急需开发一种经济上合理、生产上安全的合成路线。

目前，2,3-二氯吡啶的合成路线主要有以下几种：

（1）2,3,6-三氯吡啶还原法。

该反应要求在较低的温度下进行，使用H2作为还原剂，将2,3,6-三氯吡啶还原，过程中需滴加碳酸钠等碱性试剂用以提高反应速率，并且反应过程需要加入铂、钯等贵金属催化剂，反应条件不易控制，很难投入工业化生产。

（2）2-氯吡啶合成法。

该反应最终得到2,3-二氯吡啶及2,5-二氯吡啶的混合物，由于两种物质性质非常相近，不仅难以分离，也无法得到理想的目的产品收率。

（3）3-氯吡啶合成法。

该方法所使用的原料3-氯吡啶售价昂贵，工业化生产前景也存在诸多问题。

（4）3-氨基吡啶合成法。

该方法具备很多优点：反应条件简单，试剂普通便宜，整个过程可只使用浓盐酸作溶剂，步骤简单，中间产物无需进一步纯化；目的产品收率较高；适于工业化开发。考虑到经济效益及操作条件，本实验选用该合成方法。该方法存在的主要问题是间歇工艺，反应时间比较长，在5h左右。

微通道反应器是利用精密加工技术制造的特征尺寸在几十微米到几毫米之间的连续反应器，其内部特殊的通道结构可以大幅强化传质效果，数十倍于间歇反应器的比表面积决定了其在传热效果上也明显优于传统反应器，为解决3-氨基吡啶氯化反应时间过长的问题提供了可行的解决方案。

图1 豪迈碳化硅微通道反应器

一、反应机理

以3-氨基吡啶为反应原料，浓盐酸作为溶剂和氯化试剂，与过氧化氢发生氯化反应，进而合成2-氯-3-氨基吡啶的方法是一种经济效益较高且可行的实验路线。氯化反应过程中，取代主要发生在2位上[1-3]，反应方程式如下：

经分析发现，氯化反应过程中反应的温度及过氧化氢的用量等因素都会直接影响该反应中氯原子的取代位置。该反应过程存在过度氯化副产物2,6-二氯-3-氨基吡啶，但由于吡啶环3位上的氨基的存在，氯化取代主要还是发生在2位上，反应机理详细步骤如下：

吡啶环上的氨基在过氧化氢存在的强酸性条件下，先发生氧化反应生成氮氧化物，N→O会导致其2位上活性极大地升高，取代基更加倾向于在2位上发生取代反应[4]，路径如下：

二、实验部分

2.1 实验部分

实验过程中，由于要用到浓盐酸作为3-氨基吡啶的溶剂，考虑到其腐蚀性，实验选用碳化硅微反应器，用四氟柱塞泵进料，实验装置如图2所示....全文地址
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