1.本发明属于除草剂中间体制备领域，具体涉及一种单杂含量低的2，3-二氟-5-氯吡啶的绿色生产工艺。
背景技术：
2.炔草酯是含氟、高效手性芳氧苯氧丙酸酯类除草剂，主要防除小麦、黑麦、黑小麦等谷物田禾本科杂草，尤其在看麦娘和野燕麦等难治杂草的防治上。炔草酯为内吸传导性除草剂，作用机理为经由植物的叶片和叶鞘吸收，韧皮部传导，积累于植物体的分生组织内，抑制乙酰辅酶a羧化酶(accase)，使脂肪酸合成停止，细胞的生长分裂不能正常进行，膜系统等含脂结构破坏，最后导致植物死亡。
3.炔草酯对小麦的安全性较好，施药对小麦苗龄的要求不高，除草效果好，特别是对菵草、硬草等已对精噁唑禾草灵产生抗性的杂草有良好防效；其另一个优势是对低温的适应性好，低温环境下施药不会对麦苗造成不良影响，虽然杀草速度会减慢，但不影响最终防效。炔草酯耐雨水冲刷，使用期宽，且对小麦和后茬作物安全等特点。
4.炔草酯在广泛的环境和气候条件下，提供稳定的防效；具有非常广泛的杀草谱，能防除许多重要的禾本科杂草，并对作物安全；作为优秀的配伍产品，适合与许多产品复配，从而扩大防治谱，而且对环境生态安全等特点，符合当前发展趋势，越来越受到广泛关注和重视。
5.根据炔草酯的合成路线，2，3-二氟-5-氯吡啶是其制备过程中的关键中间体，开发2，3-二氟-5-氯吡啶制备方法具有重要意义。
[0006][0007]
现有2，3-二氟-5-氯吡啶的合成方法中，均以2，3，5-三氯吡啶为原料，以氟化铯、氟化钾、氟化钠等为氟化试剂，以环丁砜、dmso、dmi等溶剂为介质，采用四丁基溴化铵、四苯基溴化膦、苄基三乙基氯化铵、18-冠-6等催化剂在220～230℃进行氟化反应，但其反应选择性较低，收率低为60～80％，并生成大量2，5-二氟-3-氯吡啶杂质，该杂质沸点为136～137℃，与产品2，3-二氟-5-氯吡啶沸点135℃仅差1～2℃，通过精馏难以分离纯化，市售2，3-二氟-5-氯吡啶产品含量一般为96％左右，单杂含量高，含2，5-二氟-3-氯吡啶3％以上，进一步造成下游炔草酯产品生产中生成大量杂质，产品含量低还需重结晶纯化。
[0008]
因此现有2，3-二氟-5-氯吡啶的工艺普遍存在着选择性差、使用不便、生产成本高等缺陷。
技术实现要素：
[0009]
本发明的目的在于提供一种单杂含量低的2，3-二氟-5-氯吡啶的绿色生产工艺，解决其制备工艺中存在的单杂含量高、选择性差、三废量大、生产成本高等问题，采用双-(n，n
’‑
1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐催化剂进行氟化反应制得，将异构体单一杂质
2，5-二氟-3-氯吡啶的含量控制在0.9-1.1％，目标产物含量在98％以上，该工艺方案绿色环保，产品含量高、收率高于90％。
[0010]
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0011]
一种单杂含量低的2，3-二氟-5-氯吡啶的绿色生产工艺，包括以下步骤：
[0012]
1)向带精馏装置的反应釜中加入极性非质子性溶剂、无水氟化钾和脱水溶剂，共沸回流分水；
[0013]
其中，所述极性非质子溶剂是1，3-二甲基咪唑啉酮、环丁砜和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述脱水溶剂是指沸点低于130℃、且不与水混溶的芳香烃类有机溶剂；
[0014]
2)回流分水结束后，蒸馏回收脱水溶剂，蒸净脱水溶剂后向釜内加入催化剂双-(n，n
’‑
1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐，温度保持在180-200℃，然后向反应釜内连续打入熔化的2，3，5-三氯吡啶物料进行反应；
[0015]
随着2，3，5-三氯吡啶物料的打入，精馏塔顶开始精馏出产物，收集120～138℃馏分，该馏分中2，3-二氟-5-氯吡啶的含量96.5～97％，2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量0.9～1.1％，2，3，5-三氟吡啶含量1.9～2.1％；
[0016]
2，3，5-三氯吡啶进料结束后继续精馏至塔顶无馏分时反应结束，获得2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品；
[0017]
3)反应结束后，将2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品进行负压精馏纯化，真空度为0.09～0.095mpa，收集的40～45℃前馏分为2，3，5-三氟吡啶，含量98.0～98.5％；45～60℃的过渡馏分套用至下一批负压精馏纯化；收集60～70℃馏分为2，3-二氟-5-氯吡啶纯品，其中，2，3-二氟-5-氯吡啶含量98％以上，单一杂质2，5-二氟-3-氯吡啶含量0.9～1.1％。
[0018]
进一步，步骤3)反应结束后还包括步骤4)：真空度为0.09～0.095mpa，蒸出大部分溶剂，将剩余物料降温后加入步骤1)或步骤2)所述脱水溶剂打浆、洗涤、过滤，滤液合并蒸出溶剂回用至下一批反应；过滤废盐滤饼耙干，再加热水溶解、活性炭脱色、过滤，滤液浓缩结晶、40～50℃过滤，滤饼干燥得含量在98％以上的氯化钾，滤液直接进行喷雾干燥回收氟化钾套用至下一批反应。
[0019]
又，步骤4)中，反应结束打浆过滤滤液，收集含有催化剂双-(n-1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐的滤液，回收利用；将滤饼耙干，再加水热溶、脱色、过滤，浓缩结晶、过滤、干燥得氯化钾副产。
[0020]
进一步，步骤2)中，蒸馏回收的脱水溶剂在下一批回流分水步骤中套用。
[0021]
优选地，步骤1)所述脱水溶剂中的芳香烃类非质子性有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯或氯苯。
[0022]
又，所述反应底物2，3，5-三氯吡啶、氟化钾和催化剂的摩尔比为1：2.0～2.5：0.01～0.1。
[0023]
进一步，所述反应底物2，3，5-三氯吡啶、反应溶剂和脱水溶剂的重量比为1：1～3：1.0～1.5。
[0024]
发明人研究发现，常规的2，3，5-三氯吡啶氟化反应体系多采用四丁基溴化铵、四苯基溴化膦、苄基三乙基氯化铵、18-冠-6等催化剂，催化活性较低，3-位氟交换反应时位阻效应较明显，造成生成物中2，5-二氟-3-氯吡啶含量较高，反应机理如下：
[0025][0026]
本发明中，以2，3，5-三氯吡啶为原料，氟化钾为催化剂，采用双-(n，n
’‑
1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐催化剂进行氟化反应，反应式如下：
[0027][0028]
其中，cnc催化剂为自制双-(n，n
’‑
1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐催化剂，由于该催化剂基团两端咪唑环的作用，其活性中心位阻小，氮正离子容易与氟离子结合转运，从而具有良好的活性，在本发明的氟化反应中，cnc可使2，3，5-三氯吡啶中2-位氟原子带来的位阻效应变小，3-位上氟交换反应时位阻效应减弱，从而减少因位阻效应氟化产生的异构体2，5-二氟-3-氯吡啶杂质，使该单一杂质的含量显著降低。
[0029]
另有部分底物生成全氟化产物2，3，5-三氟吡啶，但其沸点低，易于分离除去，且可作为医药中间体外售，反应接收的粗产品经二次精馏，可制得98％以上含量2，3-二氟-5-氯吡啶产品。
[0030]
本发明中对溶剂回收套用，废盐回收处理为氯化钾副产外售和氟化钾回用反应，反应时副产2，3，5-三氟吡啶可用于医药中间体外售，保证了所有物料的资源化利用，减少三废排放，降低了生产成本，工艺绿色环保。
[0031]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0032]
1)本发明在2，3，5-三氯吡啶的氟化反应体系中加入了新型相转移催化剂双-(n-1,3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐进行氟化反应，提高反应选择性，降低反应温度，同时配合一边进料一边精馏出产品的方案，显著减少物料在反应体系中停留时间，大大减少焦化、聚合等副反应，将反应收率提高至90％以上，粗产品经二次精馏制得98％以上含量2，3-二氟-5-氯吡啶产品，可显著降低下游炔草酯产品生成中产生的杂质，单一异构体杂质2，5-二氟-3-氯吡啶的含量降低了60％以上，有效提高产品含量和收率，降低成本。
[0033]
2)本发明在反应后处理中，直接采用回流分水溶剂打浆回收的含有催化剂双-(n，n
’‑
1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐的滤液，可以直接套用至下一批反应，套用溶剂后只需补加少量催化剂就可以保证反应正常进行，降低生产单耗和成本。
[0034]
3)本发明将滤饼耙干的过程中，可以回收反应溶剂，降低生产成本。废盐滤饼耙干后，再加热水溶解、活性炭脱色、过滤，滤液浓缩结晶、过滤，滤饼干燥得含量在98％以上的氯化钾，滤液直接进行喷雾干燥回收氟化钾套用下一批反应。本发明使用的溶剂均回收套用，产生的废盐最终转化为氯化钾副产外售，使所有物料资源化利用，不产生废盐固废，绿
色环保。
附图说明
[0035]
图1为本发明实施例1中的产品含量gc分析图谱。
[0036]
图2为对比例1中的纯品含量gc分析图谱。
具体实施方式
[0037]
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0038]
实施例1
[0039]
向干燥带精馏柱的反应釜中投入1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)350kg和无水氟化钾(230kg，3.92kmol)，再加入甲苯200kg回流分水约3小时，待分水结束，将甲苯蒸出回收，套用至下一批次反应。
[0040]
向上述反应体系中投入双-(n，n
’‑
1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐(20kg，0.08kmol)，升温至180～185℃，经泵向反应釜连续打入2，3，5-三氯吡啶(300kg，1.61kmol)熔化物料，随着原料打入，精馏塔顶开始精馏出产物，收集120～138℃馏分，当2，3，5-三氯吡啶物料进料结束后继续精馏至塔顶无馏分时反应结束，接收2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品229kg。接收的粗产品进行二次负压精馏纯化，真空度0.09～0.095mpa，控制塔顶采出回流比1：3，收集40～45℃前馏分，得2，3，5-三氟吡啶4.2kg，含量98.5％，塔顶升温至45～60℃接收过渡馏分套用下一批负压精馏纯化，塔顶升温至60～70℃收集馏分为2，3-二氟-5-氯吡啶纯品223kg(1.47kmol)，产品含量98.7％，2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量1.0％，摩尔收率91.4％，产品含量分析图谱参见图1及表1。
[0041]
表1
[0042]
峰号保留时间高度高度％面积面积％12.18437930.036297100.04122.95818970.01836230.00533.16968490.065594190.08243.42327390.02657970.00853.58529500.02865220.00964.43912640.01243480.00675.302982530293.2537151811298.69785.4156587226.2527282461.00595.56279020.075202890.028106.256248650.236862300.119总计 1053617810072462296100
[0043]
反应结束后反应釜中真空度0.09～0.095mpa蒸出溶剂250kg，剩余物料降温后加入甲苯200kg溶剂打浆、洗涤、过滤，滤液合并蒸出溶剂回用至下一批反应中的分水步骤，含反应溶剂dmi和甲苯；过滤废盐滤饼干燥后，再加350kg热水溶解、5kg活性炭脱色、过滤，滤液浓缩结晶、40～50℃过滤，滤饼干燥得白色氯化钾结晶产品217kg(含量98.1％)，滤液直接进行喷雾干燥回收氟化钾套用至下一批反应。
[0044]
实施例2利用回收的溶剂和氟化钾投料制备2，3-二氟-5-氯吡啶
[0045]
向干燥带精馏柱的反应釜中投入实施例1中回收的1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)300kg和甲苯200kg，实施例1中回收的无水氟化钾(195kg，3.32kmol)，回流分水约3小时，待分水结束，将甲苯蒸出回收，套用于下一次反应。
[0046]
向上述反应体系中投入双-(n,n
’‑
1,3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐(5kg，0.01kmol)，升温至190～195℃，经泵向反应釜连续打入2，3，5-三氯吡啶(300kg，1.61kmol)熔化物料，随着原料打入，精馏塔顶开始精馏出产物，收集120～138℃馏分，当2，3，5-三氯吡啶物料进料结束后继续精馏至塔顶无馏分时反应结束，接收2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品230kg。接收的粗产品进行二次负压精馏纯化，控制塔顶采出回流比1：3，收集40～45℃前馏分，得2，3，5-三氟吡啶4.6kg，含量98.3％，塔顶升温至45～60℃接收过渡馏分套用下一批负压精馏纯化，塔顶升温至60～70℃收集馏分为2，3-二氟-5-氯吡啶纯品221.6kg(1.46kmol)，产品含量98.4％(2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量1.01％)，摩尔收率90.5％。
[0047]
反应结束后反应釜中真空度0.09～0.095mpa蒸出溶剂220kg，剩余物料降温后加入甲苯200kg溶剂打浆、洗涤、过滤，滤液合并蒸出溶剂回用下一批反应；过滤废盐滤饼干燥后，再加300kg热水溶解、2kg活性炭脱色、过滤，滤液浓缩结晶、40～50℃过滤，滤饼干燥得白色氯化钾结晶产品215kg(含量98％)，滤液直接进行喷雾干燥回收氟化钾套用至下一批反应。
[0048]
实施例3
[0049]
向干燥带精馏柱的反应釜中投入环丁砜300kg和无水氟化钾(200kg，3.41kmol)，再加入甲苯250kg回流分水约3小时，待分水结束，将甲苯蒸出回收，套用于下一次反应。
[0050]
向上述反应体系中投入双-(n,n
’‑
1,3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐(8kg，0.02kmol)，升温至195～200℃，经泵向反应釜连续打入2，3，5-三氯吡啶(300kg，1.61kmol)熔化物料，随着原料打入，精馏塔顶开始精馏出产物，收集120～138℃馏分，当2，3，5-三氯吡啶物料进料结束后继续精馏至塔顶无馏分时反应结束，接收2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品226kg。接收的粗产品进行二次负压精馏纯化，控制塔顶采出回流比1：3收集40～45℃前馏分，得2，3，5-三氟吡啶4.5kg，含量98.6％；塔顶升温至45～60℃接收过渡馏分套用下一批负压精馏纯化，塔顶升温至60～70℃收集馏分为2，3-二氟-5-氯吡啶纯品223.6kg(1.47kmol)，产品含量98.05％(2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量约1.05％)，摩尔收率91％。
[0051]
反应结束后反应釜真空度0.09～0.095mpa蒸出溶剂200kg，剩余物料降温后加入甲苯250kg溶剂打浆、洗涤、过滤，滤液合并蒸出溶剂回用下一批反应；过滤废盐滤饼干燥后，再加300kg热水溶解、2kg活性炭脱色、过滤，滤液浓缩结晶、40～50℃过滤，滤饼干燥得白色氯化钾结晶产品210kg(含量98％)，滤液直接进行喷雾干燥回收氟化钾套用至下一批反应。
[0052]
实施例4
[0053]
向干燥带精馏柱的反应釜中投入n-甲基吡咯烷酮300kg和无水氟化钾(200kg，3.41kmol)，再加入二甲苯200kg回流分水约2小时，待分水结束，将甲苯蒸出回收，套用于下一次反应。
[0054]
向上述反应体系中投入双-(n，n
’‑
1，3-二甲基-2-咪唑啉基)-氯化铵盐(10kg，0.025kmol)，升温至195～200℃，经泵向反应釜连续打入2，3，5-三氯吡啶(300kg，
1.61kmol)熔化物料，随着原料打入，精馏塔顶开始精馏出产物，收集120～138℃馏分，当2，3，5-三氯吡啶物料进料结束后继续精馏至塔顶无馏分时反应结束，接收2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品230kg。接收的粗产品进行二次负压精馏纯化，控制塔顶采出回流比1：3收集40～45℃前馏分，得2，3，5-三氟吡啶4.1kg，含量98.7％；塔顶升温至45～60℃接收过渡馏分套用下一批负压精馏纯化，塔顶升温至60～70℃收集馏分为2，3-二氟-5-氯吡啶纯品222kg(1.46kmol)，产品含量98.45％(2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量约0.99％)，摩尔收率90.7％。
[0055]
反应结束后反应釜真空度0.09～0.095mpa蒸出溶剂200kg，剩余物料降温后加入二甲苯200kg溶剂打浆、洗涤、过滤，滤液合并蒸出溶剂回用下一批反应；过滤废盐滤饼干燥后，再加400kg热水溶解、3kg活性炭脱色、过滤，滤液浓缩结晶、40～50℃过滤，滤饼干燥得白色氯化钾结晶产品208kg(含量98％)，滤液直接进行喷雾干燥回收氟化钾套用至下一批反应。
[0056]
对比例1
[0057]
向干燥带精馏柱的反应釜中投入环丁砜300g和无水氟化钾(200g，3.41mol)，再加入甲苯200g回流分水约3小时，待分水结束，将甲苯蒸出回收，套用于下一次反应。
[0058]
向上述反应体系中投入2，3，5-三氯吡啶(300g，1.61mol)和四苯基溴化膦(30g，0.07mol)，需升温至210～220℃，精馏塔顶开始精馏出产物，收集120～140℃馏分，精馏至塔顶无馏分时反应结束，接收2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品195g。
[0059]
接收的粗产品采用与本发明相同的工艺进行二次负压精馏纯化，控制塔顶采出回流比1：3收集40～45℃前馏分，得少量2，3，5-三氟吡啶，塔顶升温至45～60℃接收过渡馏分套用下一批负压精馏纯化，塔顶升温至60～70℃收集馏分，获得2，3-二氟-5-氯吡啶纯品184g(1.2mol)，产品含量96.2％，其中，2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量3.1％，摩尔收率75％，纯品含量分析图谱参见图2及表2。
[0060]
表2
[0061]
峰号保留时间高度高度％面积面积％12.957298290.203488030.04823.161243890.166496720.04933.4338020.00520350.00244.04231820.158477800.04755.3211309096589.1839736364296.68565.439148824210.13931354603.11475.58298370.067254280.02585.8594630.00311830.00196.0368410.00622840.002106.279101770.069258850.026总计 14678728100100702173100
[0062]
对比例2
[0063]
向干燥带精馏柱的反应釜中投入环丁砜300g和无水氟化钾(200g，3.41mol)，再加入甲苯200g回流分水约3小时，待分水结束，将甲苯蒸出回收，套用于下一次反应。
[0064]
向上述反应体系中投入四苯基溴化膦(30g，0.07mol)，升温至195～210℃，经泵向
反应釜连续打入2，3，5-三氯吡啶(300g，1.61mol)熔化物料，随着原料打入精馏塔顶开始精馏出产物，开始时出料量很少，反应后期收集120～140℃馏分，当2，3，5-三氯吡啶物料进料结束后继续精馏至塔顶无馏分时反应结束，接收2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品180g。
[0065]
接收的粗产品进行二次负压精馏纯化，控制塔顶采出回流比1：3收集40～45℃前馏分，得少量2，3，5-三氟吡啶，塔顶升温至45～60℃接收过渡馏分，套用下一批负压精馏纯化，塔顶升温至60～70℃时收集馏分，获得2，3-二氟-5-氯吡啶纯品175g(1.13mol)，产品含量96.3％，其中，2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量3.0％，摩尔收率70％。
[0066]
对比例3
[0067]
向干燥带精馏柱的反应釜中投入1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmi)300g和无水氟化钾(220g，3.75mol)，再加入甲苯300g回流分水约3小时，待分水结束，将甲苯蒸出回收，套用于下一次反应。
[0068]
向上述反应体系中投入2，3，5-三氯吡啶(300g，1.61mol)和四丁基溴化铵(30g，0.092mol)，需升温至200～210℃，精馏塔顶开始精馏出产物，收集120～140℃馏分，精馏至塔顶无馏分时反应结束，接收2，3-二氟-5-氯吡啶粗产品170g。
[0069]
接收的粗产品进行二次负压精馏纯化，控制塔顶采出回流比1：3收集40～45℃前馏分，得少量2，3，5-三氟吡啶，塔顶升温至45～60℃接收过渡馏分套用下一批负压精馏纯化，塔顶升温至60～70℃收集馏分为2，3-二氟-5-氯吡啶纯品164.8g(1.06mol)，产品含量96.5％，其中，2，5-二氟-3-氯吡啶杂质含量2.9％，摩尔收率66％。