2-氯-5-三氯甲基吡啶定位氯化技术及应用
东南大学化学化工学院  孟宪  肖国民
　　2-氯-5-三氯甲基吡啶是3-甲基吡啶的卤化产物，是合成环保型高效新农药盖草能、吡氟禾草灵、烯啶虫胺、
啶虫隆以及含氯吡啶类新农药的重要中间体。但由于吡啶环上电子云结构的特殊性，其定位氯化有相当的技术难度。
    一、定位氯化技术
    1. 3-甲基吡啶法
　　该法是以3-甲基吡啶为起始原料制备2-氯-5-三氯甲基吡啶。
   （1）液相多步法
　　通过改变3-甲基吡啶的吡啶环上的电子云密度使其和三氯氧磷、磷酸衍生物（酯、酰胺）、苯甲酰氯或邻苯二
甲酰氯、二甲基氯化铵、CF3SO2Cl等氯化剂在液相中反应合成2-氯-5-甲基吡啶或2-氯-5-氯甲基吡啶，进一步合
成2-氯-5-三氯甲基吡啶。
　　N-氧-3-甲基吡啶法  3-甲基吡啶与双氧水在乙酸溶液中反应制备N-氧-3-甲基吡啶，经两步氯化制得2-氯-5-
氯甲基吡啶，最后与三氯氧磷或五氯化磷氯化制得2-氯-5-三氯甲基吡啶。
    目前，相继开发了许多氯化试剂，如三氯氧磷、氯化磷酰胺、二氯甲撑二甲基氯化铵、三氟甲基磺酰氯等。但
无论采用哪种氯化试剂，都有副产物产生，主产物收率较低，并且存在废弃物污染问题。同时，该工艺中由于3-
甲基吡啶-N-氧化物对热不稳定，伴随有爆炸的危险，其生产时需用爆炸性试剂过氧化氢，存在很大的不安全因素。
　　3-甲基吡啶氨化法  3-甲基吡啶与NaNH2发生氨基化反应生成2-氨基-5-甲基吡啶，之后有两条合成路线：①
2-氨基-5-甲基吡啶经重氮化反应制得2-氯-5-甲基吡啶，经两步氯化制得2-氯-5-三氯甲基吡啶；②2-氨基-5-甲
基吡啶与亚硝酸钠、氢溴酸以及液溴反应制得2-溴-5-甲基吡啶，再经氯气氯化制得2-氯-5-三氯甲基吡啶。
　　烟酸氯化法  3-甲基吡啶先经氧化制备烟酸，再经氯化制得3-三氯甲基吡啶，与金属醇盐反应、水解得烷基
酮醛，再还原制得5-羟甲基-2-羟基吡啶，经两步氯化制得2-氯-5-三氯甲基吡啶。该法反应步骤太长，有7步之
多，且需用大量的氯化剂及还原剂，工业上已无价值。但若能由3-三氯甲基吡啶直接定位氯化制备2-氯-5-三氯甲
基吡啶则可大大简化步骤，节省成本。
   （2）气固相催化氯化法
　　将3-甲基吡啶或其溶液气化后在氮气的保护下与氯气通入固定床，一定温度、催化剂作用下和氯气发生催化
氯代反应，直接合成2-氯-5-三氯甲基吡啶。
　　与液相法相比，气固相催化氯化法反应速度快、步骤少、原料简单易得，便于连续生产。但目前仅英国ICI公
司和日本石原公司对该技术的研究较为深入，得到的产品收率达到70%，纯度达98%，但其技术处于保密状态。
    2. 直接环合法
　　该法是以N-烷基-N-（3，3，3-三氯丙烯-1-烯基）乙酰胺与氯化氯甲烯基二甲铵反应制备2-氯-5-三氯甲基吡
啶。该法反应形式简单，但与3-甲基吡啶法相比，原料来源不易，工业化生产意义不大。
    二、应用
    1. 2-氯-5-三氟甲基吡啶
　　2-氯-5-三氟甲基吡啶是合成医药品、农用化学品及生物化学品的重要中间体，可以合成2-氨基-5-三氟甲基
吡啶、2-羟基-5-三氟甲基吡啶、2-巯基-5-三氟甲基吡啶。目前2-氯-5-三氯甲基吡啶在农用化学品方面的应用最
为广泛，特别是用作除草剂中间体。典型代表是由日本石原产业株式会社和英国帝国化学公司开发生产开发的吡氟
氯禾灵。但由于2-氯-5-三氟甲基吡啶制造方法困难，吡氟禾草灵在我国一直没有生产。2-氯-5-三氟甲基吡啶在
生物化学方面可以制备2,3-二酰胺基-5-三氟甲基吡啶，作为磷脂酶A2抑制剂。
    2. 2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶
　　2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶是合成除草剂吡氟氯禾灵和杀虫剂啶虫隆、吡虫隆的重要中间体。
　　吡氟氯禾灵又名盖草能，对杂草野燕麦、马唐、稗、牛筋草和早熟禾等防治效果明显。该药对人畜安全，选择
性强，具有价格优势，能与其他许多除草剂复配。
　　啶虫隆为日本石原产业公司开发的几丁质合成抑制剂，可有效防治棉花、大豆、玉米、蔬菜、果树、茶树、烟
草等的鳞翅目、直翅目、鞘翅目、膜翅目和双翅目害虫，特别对棉铃虫、小菜蛾等效果明显。
    3. 2-氯-5-氨甲基吡啶
　　制备吡啶甲胺基硝基乙烯类杀虫剂
　　利用2-氯-5-氨甲基吡啶可制备一系列的带有硝基亚甲基结构的氯代吡啶甲胺基乙烯衍生物，都具有很强的杀
虫活性。如日本武田公司推出(氯代吡啶甲胺基)二甲胺基硝基乙烯化合物。该化合物具有良好的杀虫、杀螨活性。
在水稻中以500mg/kg浓度喷洒，对稻褐飞虱及幼虫有特效，致死率为100%，且在7天内残效仍为100%。
　　制备含氟吡啶杂环杀虫剂
　　1991年壳牌公司推出了含氟杂环杀虫剂氯代吡啶甲胺基丁烯酮。该化合物是在乙烯双键取代基上用三氟乙酰
基代替硝基而制得。CF3基团具有很强的极性，而氟原子具有电子效应、阻碍效应、渗透效应等特殊性质，因此，
它的引入可使化合物的生物活性倍增。该杀虫剂的用量仅为对硫磷剂量的1/740。
    4. 2-氯-5-乙胺基甲基吡啶
　　2-氯-5-乙胺基甲基吡啶是合成新型杀虫剂烯啶虫胺的关键中间体。烯啶虫胺是于1989年由武田公司开发。它
对害虫的突触受体具有神经阻断作用，对各种蚜虫、粉虱、水稻叶蝉和蓟马均显示了卓越的活性。具有高效、低毒、
内吸和无交互抗性等优点。
    5. N-(2-氯-5-吡啶甲基)-乙撑二胺
　　N-(2-氯-5-吡啶甲基)-乙撑二胺是合成吡虫啉的关键中间体。吡虫啉是一种新型的超高效内吸性杀虫剂，能选
择性抑制昆虫神经系统中的乙酰胆碱受体，破坏昆虫的中枢神经的正常传导，因此有较高的杀虫活性。