高生物活性含氟有机物——3-三氟甲基吡啶

研究背景

近年来含氟有机化合物已被广泛用于医药，农药及材料领域中，并且越来越受到人们的关注，主要原因是有机化合物分子中的氢原子被氟原子取代后可以极大地改变母体化合物的化学性质，物理性质及生物活性。其中，三氟甲基取代的吡啶类化合物是一类具有高生物活性和结构多样性的六元杂环化合物，可作为抗菌剂，抗肿瘤剂，抗癌剂等，在药物化学和有机合成中具有广泛的应用前景[1]。特别的，目前含氟农药占农药的比例为 15%，从2000年到目前为止开发的农药中含氟农药占了将近半数，杂环类农药也是目前开发研究的热点，吡啶环作为常见的一种杂环出现在农药中，目前登记使 用的三氟甲基吡啶衍生物类农药已有近三十个，另外还有除草剂，杀虫剂，杀菌剂等[2]。

3-三氟甲基吡啶是吡啶环上3-位氢被三氟甲基基团取代的有机化合物，其分子式为C₆H₄F₃N，分子量为147.0979。部分物理性质包括：密度1.266 g/cm³，沸点127.77 ℃，闪点31.07 ℃，折射率n20/D 1.418。常温常压下，3-三氟甲基吡啶表现为无色至棕色液体。

制备方法

以3-甲基吡啶、氟化氢和氯气为原料在流化床反应器中可以一步法气相氯氟化反应制备2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶。通过实验对催化剂进行筛选和考评，发现CrO-Al、Cr Cl-Al的活性较佳。以CrO-Al为催化剂，空速为288 h-1，温度为300℃时，2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶的总收率最高，为66.6%，且失活催化剂在350℃，氮气和空气的体积比为1:1的混合气体下再生后，其催化活性基本可以恢复,2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶的总收率均保持在66%左右。根据实验结果提出了反应机理和结焦机理。对催化剂进行了BET、TG和NH3-TPD表征，发现催化剂失活的主要原因是积炭覆盖了催化剂表面以及孔道，使催化剂强酸中心大量减少所致[3]。

应用实例

2-氯-5-三氟甲基吡啶的制备。在选自ZSM5，5A，β和13X分子筛中的至少一种催化剂的作用下，3-三氟甲基吡啶和氯气气相反应可以得到2-氯-5-三氟甲基吡啶。相关制备方法具有原料转化率高，目标产物选择性高，反应温度低，能耗低，分离简单等优点[4]。

参考文献

[1]杨天宇,李鹏飞,邓周斌,等.ZnBr_2催化下多取代的三氟甲基吡啶衍生物的合成反应研究[J].

[2]江镇海.三氟甲基吡啶衍生物农药发展概况[J].山东农药信息, 2012(8):1.DOI:CNKI:SUN:SDNX.0.2012-08-022.

[3]董青青,于万金,胡猛,等.2-氯-5-三氟甲基吡啶和3-三氟甲基吡啶的制备[J].化工学报, 2015.

[4]刘敏洋,于万金,林胜达,等.一种3-三氟甲基吡啶气相催化氯化制备2-氯-5-三氟甲基吡啶的方法.CN201810020465.1.