摘要：3-氯-4-氨基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑是合成新型吡啶基吡唑类杀虫剂tyclopyrazoflor（GF-3242）的关键中间体，以3-氯-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑作为起始物料进行硝化和还原反应得到产品3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑。通过对3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的合成进行优化实验：3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶硝酸=1∶3为最佳的物质的量比，3 h为最佳反应时间，收率最高为98%；通过对3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的合成进行优化实验，3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶10% Pd/C重量比为1∶0.095为最佳重量比，0.3 MPa为最佳反应压力，收率最高为98%。
1 前言
3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑是一种棕色固体，熔点为143～147℃，是合成农药tyclopyrazoflor（GF-3242）的关键中间体。Tyclopyrazoflor（GF-3242）是陶氏益农公司开发的吡啶基吡唑类杀虫剂，该杀虫剂具有化学结构新颖、作用机理独特、高效广谱、与环境友好的特点，对棉粉虱、甘薯粉虱、棕榈象甲、茄科植物蚜虫的防治效果最佳，它的合成工艺也是目前研究的热点。本文对其中间体3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的合成工艺路线进行了介绍，从中筛选出较优的工艺路线进行合成工艺进行了研究，优化出了最佳的工艺条件，为工业化生产提供了可靠的参考依据。
2 工艺路线的选择
根据查阅国内外文献，同时参考和借鉴同类化合物的合成工艺，3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的合成工艺主要是以3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑作为起始物料进行硝化和还原反应得到。硝基还原有铁粉还原和钯炭加氢还原两条工艺，根据产品质量高低、三废多少、成本高低等各因素综合比较，确定出了第二条钯炭加氢还原工艺作为较优的生产工艺路线。
第一条铁粉还原工艺，合成路线见图1。
该条路线三废多，有铁泥产生，成本高，产品提纯繁琐，故不采用此条工艺路线进行研发。
第二条钯炭加氢还原工艺，合成路线见图2。
图 1 铁粉还原工艺合成路线
图 2 钯炭加氢还原工艺合成路线
该条路线三废少，过滤后催化剂可以套用，成本低，产品易于分离，属绿色工艺，故采用此条工艺路线进行研发。
3 实验结果与讨论
3.1 3-氯-4-硝基-1-（3-吡啶基）-1H-吡唑的优化实验
不同的原料物质的量比对3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑合成收率的影响（表1）。根据表1实验数据，当3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶硝酸=1∶3时产物收率最高达到98.01%，再提高硝酸的物质的量比，产物收率不再提高，故确定3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶硝酸=1∶3为合成3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的最佳物质的量比。
不同的反应时间对3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑合成收率的影响（表2）。根据表2实验数据，当反应时间为3 h时产物收率最高达到98.02%，再延长反应时间，产物收率提高很小，经综合考虑确定反应时间为3 h作为合成3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的最佳反应时间。
表 1 不同的原料物质的量比对合成收率的影响
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批号 |
氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑/g |
投料物质的量比 |
反应 |
反应 |
产物 |
产物 |
|
3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶硝酸 | ||||||
|
1 |
20 |
1∶1.5 |
3 |
＜5 |
23.60 |
95.81 |
|
2 |
20 |
1∶2.0 |
3 |
＜5 |
23.90 |
97.02 |
|
3 |
20 |
1∶2.5 |
3 |
＜5 |
23.95 |
97.20 |
|
4 |
20 |
1∶3.0 |
3 |
＜5 |
24.15 |
98.01 |
|
5 |
20 |
1∶3.5 |
3 |
＜5 |
24.15 |
98.01 |
表 2 不同的反应时间对合成收率的影响
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批号 |
氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑/g |
投料物质的量比 |
反应 |
反应 |
产物 |
产物 |
|
3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶硝酸 | ||||||
|
1 |
20 |
1∶3.0 |
1 |
＜5 |
23.14 |
93.90 |
|
2 |
20 |
1∶3.0 |
2 |
＜5 |
23.65 |
96.01 |
|
3 |
20 |
1∶3.0 |
3 |
＜5 |
24.15 |
98.02 |
|
4 |
20 |
1∶3.0 |
4 |
＜5 |
24.15 |
98.10 |
|
5 |
20 |
1∶3.0 |
5 |
＜5 |
24.15 |
98.13 |
3.2 3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的优化实验
不同的3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑和10% Pd/C的重量比对3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑合成收率的影响（表3）。根据表3实验数据，当3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑：10% Pd/C重量比为1∶0.095时产物收率最高达到98%，再增大10% Pd/C的用量，产物收率提高很小，综合考虑确定3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑：10% Pd/C重量比为1∶0.095 作为合成3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的最佳重量比。
不同的反应压力对3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑合成收率的影响（表4）。根据表4实验数据，当反应压力为0.3 MPa时产物收率最高达到98%，再增大压力，产物收率提高很小，综合考虑确定确定反应压力为0.3 MPa作为合成3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的最佳反应压力。
表 3 不同催化剂投料比对合成收率的影响
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批号 |
氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑/g |
投料重量比 |
反应 |
反应 |
产物 |
产物 |
|
3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶10%Pd/C | ||||||
|
1 |
23.2 |
1∶0.080 |
75～78 |
0.3 |
18.97 |
95.80 |
|
2 |
23.2 |
1∶0.085 |
75～78 |
0.3 |
19.20 |
97.02 |
|
3 |
23.2 |
1∶0.090 |
75～78 |
0.3 |
19.24 |
97.20 |
|
4 |
23.2 |
1∶0.095 |
75～78 |
0.3 |
19.40 |
98.00 |
|
5 |
23.2 |
1∶0.10 |
75～78 |
0.3 |
19.40 |
98.02 |
表 4 不同的反应压力对合成收率的影响
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批号 |
氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑/g |
投料重量比 |
反应 |
反应 |
产物 |
产物 |
|
3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶10%Pd/C | ||||||
|
1 |
23.2 |
1∶0.095 |
75～78 |
0.1 |
18.31 |
92.50 |
|
2 |
23.2 |
1∶0.095 |
75～78 |
0.2 |
18.99 |
95.91 |
|
3 |
23.2 |
1∶0.095 |
75～78 |
0.3 |
19.40 |
98.00 |
|
4 |
23.2 |
1∶0.095 |
75～78 |
0.4 |
19.40 |
98.02 |
|
5 |
23.2 |
1∶0.095 |
75～78 |
0.5 |
19.40 |
98.02 |
4 结论
以3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑作为起始物料进行硝化和10%钯炭加氢还原得到3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑，此条工艺可行，产品总收率为96.04%。
对3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的合成进行优化实验，3-氯-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑∶硝酸=1∶3为最适宜的物质的量比，反应时间为3 h作为最佳反应时间，收率最高为98.00%。
3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的合成实验时，必须在投料完毕后要对反应釜进行除氧。先对反应釜抽真空，关闭真空阀门，充入氮气至表压0.1 MPa，关闭气阀。开启真空阀门抽走高压釜中的氮气，再改用氢气置换3次。
对3-氯-4-氨基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑的合成进行优化实验，3-氯-4-硝基-1-(3-吡啶基)-1H-吡唑：10%Pd/C重量比为1:0.095作为最佳重量比，反应压力为0.3 MPa作为最佳反应压力，收率最高为98.00%。 （来源：《天津化工》2020年第5期）
农药快讯, 2020 (24): 24-26.
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