具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中生产2-氟-3-三氟甲基吡啶的方法普遍存在原料成本高、原料不易获得、反应条件苛刻、收率低的问题。

为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种2-氟-3-三氟甲基吡啶的制备方法，包含如下步骤：

(1)2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶在非质子偶极溶剂中，和无水氟化试剂进行选择性氟化反应，生成2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶；

(2)2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶在低级脂肪醇中，在缚酸剂的存在下，经过选择性催化氢化还原，脱除氯元素，获得2-氟-3-三氟甲基吡啶。

其中，2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶是在2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶生产过程中因过度氯化得到的一种主要副产物的衍生物，属于废弃物，在生产上没有具体的使用价值。本发明以2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶为原料，经定向氟化和选择性加氢还原脱氯，转化为2-氟-3-三氟甲基吡啶，能够有效对2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶进行资源化利用，在对废弃物进行处理的同时，使得2-氟-3-三氟甲基吡啶的制备工艺具有原料易得、成本低的优势，而且，该方法工艺简单，易于操作，且产物收率高，更利于工业化生产。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述无水氟化试剂为含有氟离子的简单无机或有机氟化物，包括但是不限于无水氟化碱金属盐、无水氟化季铵盐、无水氟化季膦盐、无水氟化氢和叔胺的分子加合物、无水氟化氢和吡啶类物质的分子加合物等；

进一步的，碱金属盐为锂、钠、钾、铷或铯盐，优选钾盐；季铵盐为脂肪族链和/或芳香族取代的季铵盐，比如四甲基氟化铵、四乙基氟化铵、苄基三乙基氟化铵、双十二烷基二甲基氟化铵、四苯基氟化铵，优选四甲基氟化铵；季膦盐为脂肪族链和/或芳香族取代的季膦盐，比如四苯基氟化膦、苄基三乙基氟化膦；叔胺三个取代基可以相同，也可以不同，选择范围包括脂肪族链和芳香族，比如三甲胺、三乙胺、十二烷基二甲基胺、十二烷基苄基甲基胺、三苯基胺，优选氟化氢-三乙胺(3：1)；吡啶类物质包括单取代或多取代的吡啶类化合物，优选氟化氢-吡啶(1：1)。

在本发明的一个或多个实施方式中，无水氟化试剂的使用量是2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶摩尔数量的1.05-1.5倍。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述的非质子偶极溶剂包括：

碳原子数3-6的链状酮和环状酮，优选为丙酮；

或，碳原子数2-6的链状腈、二腈或环状腈、二腈，优选为乙腈；

或，3-6个碳原子的链状或环状醚、二醚，优选为四氢呋喃和二氧六环；

或，3-6个碳原子的链状酰胺或环状酰胺，优选为N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮；

或，2-4个碳原子的链状砜或亚砜及环状砜或亚砜，优选为二甲基亚砜和环丁砜；

或，3-6个碳原子的吗啉类中的一种或两种及以上，优选为N-甲酰吗啉；

非质子偶极溶剂的用量为2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶质量的2-15倍。

进一步的，所述非质子偶极溶剂为沸点较高的非质子偶极溶剂，优选为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉。

在本发明的一个或多个实施方式中，步骤(1)的反应中包括相转移催化剂，优选季铵盐类和季磷盐类，更优选季磷盐类，最优选廉价易得的含溴或碘分子量在200-400的季磷盐，比如四苯基溴化磷。

进一步的，选择性氟化反应温度在50-170℃，优选80-170℃，反应时间在4-20小时。

进一步的，选择性氟化反应后，将产物进行过滤，对反应液滤除多余的盐，常压或减压蒸出溶剂套用，加水直接进行水蒸气精馏分离中间体2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶和原料2，5-二氯-3-三氟甲基吡啶，原料进行套用。

进一步的，步骤(2)中的低级脂肪醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或多种，优选为甲醇、乙醇，低级脂肪醇的用量为2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶质量的1-5倍。

进一步的，步骤(2)中的缚酸剂包括弱酸碱金属或铵盐、叔胺、吡啶类物质，弱酸碱金属或铵盐包括但不限于碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、醋酸钠、醋酸钾、碳酸铵、磷酸二铵；叔胺包括但是不限于三乙胺、三丙胺、十二烷基二甲基胺、十二烷基苄基甲基胺、三苯基胺；吡啶类包括但是不限于吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶；缚酸剂可以为一种，也可以为两种及以上；缚酸剂的用量为按照原料2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶全部反应，理论消耗摩尔量的1.05-1.5倍，优选1.2-1.3倍。

在本发明的一个或多个实施方式中，步骤(2)中的选择性催化氢化还原过程具体为：在缚酸剂存在下，使用金属催化剂于一定氢气压力下催化2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶发生脱氯反应，或2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶与摩尔数量1-8倍(优选3-5倍)的甲酸铵或甲酸的碱金属盐反应，催化还原脱除2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶上面的氯原子。

进一步的，所述金属催化剂为镍、钯、铂、铱、钌金属中的一种或多种；优选为钯金属。

进一步的，按照2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶的重量计，所加入金属催化剂的质量分数在0.01％-5％；优选为0.01-1.0％。

进一步的，金属镍、钯、铂、铱、钌中的一种或多种可复载于惰性底物上进行使用；

所述惰性底物为活性炭、硅藻土、ZSM-5分子筛、氧化镁、二氧化钛、氧化铝等惰性不参与催化加氢反应的材料；

所述惰性底物上负载的金属的量，以重量分数计，为0.1％-10％，优选为3.0％-7.0％，进一步优选5％；

进一步的，惰性底物上负载金属形成的催化剂，其含水量为1.0％-70.0％；

进一步的，所述催化氢化还原反应在浆态床反应器中进行。

在本发明的一个或多个实施方式中，催化氢化还原反应的反应条件为：反应温度50℃-150℃，优选55-90℃；反应时间6-16小时；

反应压力在0.1MPa-4.0MPa，优选为0.1-2.0MPa。

下面对本发明的方法做进一步的解释说明。

本发明所提供的2-氟-3-三氟甲基吡啶的制备方法，包含如下步骤：

(1)2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶在非质子偶极溶剂中，与氟化试剂反应，生成2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶，脱溶，水蒸气蒸馏提纯；

(2)2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶经过催化氢化还原，脱除氯元素，获得2-氟-3-三氟甲基吡啶，反应完毕，过滤，脱溶，精馏提纯。

步骤(1)和步骤(2)，前后两步反应，均以气相色谱归一化跟踪即可。

步骤(1)中，在氟化试剂刚刚加入时，宜相对较低温度进行，后期为加速反应完成，可以升温回流。

步骤(2)中，采用的金属催化剂，使用后，再次套用，效果依然较好，一般不需要额外补加新催化剂，该路线避免了使用含有氧元素的底物对催化剂的毒化作用。

反应原理：

2-氟-3-三氟甲基吡啶的物理性质：

分子式：C₆H₃F₄N

分子量：165.09

密度：1.355g/ml 25℃

沸点：113℃

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

一种2-氟-3-三氟甲基吡啶的制备方法：

(1)选择性氟化

2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶21.82g(99％，0.10mol)、无水乙腈100ml、四甲基氟化铵9.78g(0.105mol)于室温20-30℃加入500ml三口瓶中，室温搅拌1小时，逐渐升温50℃，反应2h，加热回流4小时，气相色谱跟踪测试确定反应终点，过滤，洗涤滤饼，脱溶，反应液加水100ml进行水蒸气精馏提纯，得到2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶18.95g，气相色谱含量99.0％，该步收率基本在95％左右，产品为无色刺激性气味透明液体。

(2)催化氢化

1000ml高压釜中，加入2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶40.30g(99.0％，计为0.2mol)，加入碳酸钾41.5g(1.5当量)，异丙醇240ml，钯碳0.33g，上述物料约300ml，真空置换氢气并加压到2.0MPa，中间压力下降补加氢气，反应温度55℃，反应12小时，降温至室温，取样气相色谱跟踪，反应转化率98％，气质联用显示产物为2-氟-3-三氟甲基吡啶，过滤滤除盐及催化剂，滤饼水洗回收催化剂，滤液常压精馏提纯得到31.35g，气相色谱含量99％，产品为无色刺激性气味透明液体。

实施例2

一种2-氟-3-三氟甲基吡啶的制备方法：

(1)选择性氟化

2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶21.82g(99％，0.10mol)、丙酮300ml、四丁基氟化铵27.46g(0.105mol)于室温20-30℃加入500ml三口瓶中，室温搅拌1小时，逐渐升温至50℃，反应4小时，气相色谱跟踪测试确定反应终点，过滤，洗涤滤饼，脱溶，反应液加水100ml进行水蒸气精馏提纯，得到2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶19.18g，气相色谱含量98.8.0％，该步收率基本在95％左右，产品为无色刺激性气味透明液体。

(2)催化氢化

1000ml高压釜中，加入2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶40.38g(98.80％，计为0.2mol)，加入三乙胺21.21g(1.05当量)，无水甲醇240ml，钯碳0.35g，上述物料约300ml，真空置换氢气并加压到2.0MPa，中间压力下降补加氢气，反应温度55℃，反应6小时，降温至室温，取样气相色谱跟踪，反应转化率98.5％，过滤回收催化剂，气质联用显示产物为2-氟-3-三氟甲基吡啶，过滤常压浓缩到馏分温度到90℃，改水蒸气蒸馏提纯得到31.22g，气相色谱含量99％，收率93.65％，产品为无色刺激性气味透明液体。

实施例3

一种2-氟-3-三氟甲基吡啶的制备方法：

(1)选择性氟化

2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶43.64g(99％，0.20mol)、N,N-二甲基甲酰胺150ml、无水氟化钾17.40g(0.30mol)于室温20-30℃加入500ml三口瓶中，室温搅拌1小时，逐渐升温至50℃，加热回流15小时，气相色谱跟踪测试确定反应终点，过滤，转移到1000ml三口瓶中，加入150ml饱和氯化铵水溶液，搅拌，加入100ml1，2-二氯乙烷萃取三次，饱和100ml氯化铵洗涤二氯乙烷相一次，无水硫酸钠干燥，浓缩，得到2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶37.90g，气相色谱含量99.0％，该步收率基本在95％左右，产品为无色刺激性气味透明液体。

(2)催化氢化

1000ml高压釜中，加入2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶40.31g(99.0％，计为0.2mol)，加入碳酸钾41.5g(1.5当量)，无水乙醇200ml，钯碳0.35g，上述物料约300ml，真空置换氢气并加压到2.0MPa，中间压力下降补加氢气，反应温度55℃，反应12小时，降温至室温，取样气相色谱跟踪，反应转化率98.5％，气质联用显示产物为2-氟-3-三氟甲基吡啶，过滤滤除盐及催化剂，滤饼水洗回收催化剂，滤液常压精馏提纯得到31.84g，气相色谱含量99％，收率97％，产品为无色刺激性气味透明液体。

实施例4

一种2-氟-3-三氟甲基吡啶的制备方法：

(1)选择性氟化

2,5-二氯-3-三氟甲基吡啶43.64g(99％，0.20mol)、环丁砜150ml、无水氟化钾17.40g(0.30mol)于室温20-30℃加入500ml三口瓶中，室温搅拌1小时，逐渐升温，加热到170℃，反应回流10小时，气相色谱跟踪测试确定反应终点，过滤，转移到1000ml三口瓶中，加入150ml饱和氯化铵水溶液，搅拌，加入100ml1，2-二氯乙烷萃取三次，饱和100ml氯化铵洗涤二氯乙烷相一次，无水硫酸钠干燥，浓缩，得到2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶37.30g，气相色谱含量99.0％，该步收率基本在93.5％左右，产品为无色刺激性气味透明液体。

(2)催化氢化

1000ml高压釜中，加入2-氟-5-氯-3-三氟甲基吡啶40.30g(99.0％，计为0.2mol)，加入碳酸钾41.5g(1.5当量)，甲醇240ml，雷尼镍2.0g，上述物料约300ml，真空置换氢气并加压到2.0MPa，中间压力下降补加氢气，反应温度55℃，反应16小时，降温至室温，取样气相色谱跟踪，反应转化率98％，气质联用显示产物为2-氟-3-三氟甲基吡啶，过滤滤除盐及催化剂，滤饼水洗回收催化剂，滤液常压精馏提纯得到31.21g，气相色谱含量99％，收率96.5％，产品为无色刺激性气味透明液体。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。