介紹

4,6-二氯嘧啶，英文名稱為4,6-dichloropyrimidine，簡(jiǎn)寫為DCP，通常為白色結(jié)晶，貯存時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)為黃棕色，不溶于水，溶于甲苯等溶劑。4,6-二氯嘧啶是合成嘧啶類化合物的重要中間體，廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥嘧啶類產(chǎn)品的合成，主要用于合成甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑嘧菌酯。

圖一 4,6-二氯嘧啶的外表

應(yīng)用

4,6-二氯嘧啶可用于合成農(nóng)藥中的甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑嘧菌酯,醫(yī)藥中的治療溶血性鏈球菌、肺炎球菌及腦膜炎球菌等感染的磺胺類藥物磺胺-6-甲氧嘧啶、磺胺間甲氧嘧啶(磺胺莫托辛)以及抗癌藥氟脲嘧啶等。據(jù)了解,4,6-二氯嘧啶最主要的用途及的消費(fèi)領(lǐng)域是用于合成甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑嘧菌酯。目前4,6-二氯嘧啶用于合成嘧菌酯的年消費(fèi)量不少于6000t,而且隨著嘧菌酯的推廣,其消費(fèi)量還會(huì)穩(wěn)步增加。

合成

目前4,6-二氯嘧啶的合成工藝主要有兩種,分別是4,6-二羥基嘧啶在有機(jī)堿作用下與三氯氧磷反應(yīng)制備4,6-二氯嘧啶以及4,6-二羥基嘧啶在三氯氧磷、三氯化磷和氯氣共同作用下合成4,6-二氯嘧啶。此外也有關(guān)于4,6-二羥基嘧啶在光氣作用下制備4,6-二氯嘧啶和酰胺類化合物與光氣反應(yīng)制備4,6-二氯嘧啶的報(bào)道,下面分別對(duì)上述4種主要工藝進(jìn)行介紹。

4,6-二羥基嘧啶在有機(jī)堿作用下與三氯氧磷反應(yīng)制備4,6-二氯嘧啶工藝是開發(fā)最早的工藝,也是目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的一條合成4,6-二氯嘧啶工藝路線。該工藝以三氯氧磷為溶劑和氯代試劑,先將4,6-二羥基嘧啶和三氯氧磷混合,升溫并滴加縛酸劑如:有機(jī)叔胺或者不飽和的N,N-二甲基苯胺、吡啶等,之后在一定溫度下保溫至反應(yīng)完全。料液脫出過量的溶劑后緩慢傾入冰水中進(jìn)行分離,加溶劑萃取產(chǎn)品,有機(jī)相經(jīng)過洗滌,脫溶劑和蒸餾得到產(chǎn)品。該制備過程的反應(yīng)方程式如下:

圖二 4,6-二羥基嘧啶的合成方法一

該工藝過程簡(jiǎn)單,設(shè)備投資較少,而且原料轉(zhuǎn)化完全,收率比較高。主要缺點(diǎn)是廢水量較大,而且廢水成分較為復(fù)雜,所含的磷酸鹽和氯化物難以分離,隨著國(guó)家對(duì)水資源管理的日益嚴(yán)格,該工藝的發(fā)展受到一定的限制。近年來已有關(guān)于進(jìn)行該類產(chǎn)品合成時(shí)所產(chǎn)生的廢水處理的報(bào)道 ,但處理后所得副產(chǎn)物價(jià)值都不是很大,而且純度較低,使用受到一定限制。

為解決4,6-二羥基嘧啶與三氯氧磷及縛酸劑反應(yīng)而生成大量的難處理磷酸、鹽酸混合鹽,拜耳公司以三氯化磷和氯氣與三氯氧磷共同作用制備4,6-二氯嘧啶。在該工藝中,三氯氧磷先與4,6-二羥基嘧啶反應(yīng)制備4,6-二氯嘧啶并副產(chǎn)二氯磷酸,之后加入的三氯化磷和氯氣與副產(chǎn)二氯磷酸反應(yīng)生成三氯氧磷和氯化氫。該制備過程的反應(yīng)方程式如下所示:

圖三 4,6-二羥基嘧啶的合成方法二

與介紹的工藝2.1相比,該工藝廢水和廢渣量明顯減少,但該工藝反應(yīng)過程中需要大量的三氯氧磷作為溶劑,而且副產(chǎn)的二氯磷酸能夠與三氯氧磷反應(yīng)生成四氯三氧化二磷,消耗反應(yīng)原料,浪費(fèi)資源。

4,6-二羥基嘧啶與光氣反應(yīng)制備4,6-二氯嘧啶的報(bào)道也比較多,該工藝與三氯化磷工藝有一定的相似之處,區(qū)別在于將三氯氧磷改為光氣。反應(yīng)方程式如下:

圖四 4,6-二羥基嘧啶的合成方法三

與三氯氧磷工藝相比,該工藝?yán)碚撋纤a(chǎn)生的廢水量明顯降低,副產(chǎn)物可以轉(zhuǎn)化為純度非常高的氯化物鹽。但該工藝目前并沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),分析其主要原因是4,6-二羥基嘧啶溶解度非常低,與光氣的反應(yīng)屬于兩相反應(yīng),反應(yīng)難度大而且轉(zhuǎn)化率比較低,通常報(bào)道的轉(zhuǎn)化率在60%~70%,因此限制了該工藝的發(fā)展。

該工藝是制備氯代嘧啶系列物質(zhì)的通用方法。該工藝以相應(yīng)的有機(jī)胺與光氣反應(yīng)或者有機(jī)腈與鹽酸反應(yīng)制備酰胺鹽,之后在光氣作用下合環(huán)得到單氯代羥基嘧啶,后者繼續(xù)與光氣反應(yīng)得到相應(yīng)的二氯代嘧啶。以二氯嘧啶的合成為例,其反應(yīng)方程式如下:

圖五 4,6-二羥基嘧啶的合成方法四

在該工藝中,原料光氣的來源同樣受到限制,此外,生成的兩種酰胺鹽容易發(fā)生自身縮合而得到取代的二氯嘧啶,不僅降低收率至60%左右,而且會(huì)極大地增加分離難度。此外,合成過程需要0.7~2.4MPa的壓力,對(duì)于設(shè)備提出更高的要求,實(shí)際生產(chǎn)意義不大。

除上述4種工藝外,也有以4-氯-6-甲氧基嘧啶與三氯氧磷反應(yīng)[14] 以及4-氯-6-羥基嘧啶與三氯氧磷反應(yīng)制備4,6-二氯嘧啶的工藝報(bào)道,不過都是以副產(chǎn)品回用為主進(jìn)行的報(bào)道,實(shí)際產(chǎn)能受到原料來源的影響而受到極大限制。

綜上所述,目前4,6-二氯嘧啶的合成工藝仍然以4,6-二羥基嘧啶與三氯氧磷反應(yīng)工藝為主，不同之處在于采用縛酸劑和以三氯化磷與氯氣處理副產(chǎn)物二氯磷酸,前者產(chǎn)能較大,設(shè)備投資等較少，但廢水較多,處理難度較大；后者副產(chǎn)物較少，且廢水量較少，成分相對(duì)簡(jiǎn)單,但是存在設(shè)備利用率低和設(shè)備要求高，初始投資多等問題，需要進(jìn)一步研究更加清潔、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的合成工藝。

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