2-Amino-5-cyjanopirydyna CAS 4214-73-7

2-Amino-5-chloropirydynę wytwarza się przez chlorowanie 2-aminopirydyny w silnie kwaśnym środowisku. 2-Amino-5-chloropirydyna jest użytecznym półproduktem do wytwarzania herbicydów chloropodstawionych-imidazo-pirydynowych.

Odkryto, że reakcja 2-aminopirydyny ze środkiem chlorującym w silnie kwaśnym środowisku mającym funkcję kwasowości Hammetta, Ho mniejszą niż około -3,5 powoduje wytworzenie 2- amino-5-chloropirydyna z jedynie minimalnym tworzeniem się produktu ubocznego nadmiernego chlorowania 2-amino-3,5-dichloropirydyny.

Chociaż nie chce się wiązać z jakąkolwiek teorią mechanizmu reakcji, uważa się, że w tak silnie kwaśnym środowisku o funkcji kwasowości mniejszej niż -3.5, proces chlorowania według wynalazku odbywa się poprzez tworzenie reaktywnej protonowanej formy 2-aminopirydyny, która następnie ulega selektywnemu monochlorowaniu zgodnie z następującym uogólnionym schematem reakcji.

Na powyższym schemacie reakcji szybkość chlorowania protonowanej 2-aminopirydyny, k1, jest znacznie większa niż szybkość chlorowania protonowanej 2-amino-5-chloropirydyny, k2. Zatem selektywna reakcja monochlorowania dominuje w środowisku silnie kwaśnym, a konkurencyjne reakcje nadmiernego chlorowania są zminimalizowane.

Jednakże w środowisku słabo kwaśnym, np. 20% kwasie siarkowym, reagenty 2-aminopirydynowe występują głównie w postaci nieprotonowanej. Szybkości chlorowania nieprotonowanej 2-aminopirydyny i nieprotonowanej 2-amino-5-chloropirydyny są porównywalne. Dlatego późniejsza reakcja nadmiernego chlorowania, w wyniku której powstają znaczne ilości 2-amino-3,5-dichloropirydyny, jest konkurencyjna w stosunku do pożądanej reakcji monochlorowania.

Obecność produktów nadmiernego chlorowania w mieszaninie reakcyjnej utrudnia odzyskanie pożądanego czystego produktu 2-amino-5-chloropirydyny. Ponadto dalsze chlorowanie 2-amino-5-chloropirydyny z wytworzeniem 2-amino-3,5-dichloropirydyny zmniejsza wydajność pożądanego produktu.

Dogodnie, wyjściowy materiał 2-aminopirydynowy dodaje się do silnie kwaśnego środowiska z zewnętrznym chłodzeniem, aby utrzymać mieszaninę reakcyjną w temperaturze zbliżonej do pokojowej podczas dodawania. Następnie, mieszając, do mieszaniny reakcyjnej dodaje się co najmniej jeden równoważnik środka chlorującego. Zastosowanie mniej niż jednego równoważnika środka chlorującego powoduje niecałkowite chlorowanie materiału wyjściowego i w konsekwencji zmniejsza wydajność pożądanego produktu. Korzystnie stosuje się od około jednego do około dwóch równoważników środka chlorującego na równoważnik wyjściowego materiału 2-aminopirydynowego. Można zastosować więcej niż dwa równoważniki środka chlorującego, ale użycie dużego nadmiaru środka chlorującego ma tendencję do zwiększania tworzenia się produktów ubocznych nadmiernego chlorowania bez dalszego wspomagania pożądanej całkowitej reakcji materiału wyjściowego.

Korzystne jest powolne dodawanie środka chlorującego do mieszaniny reakcyjnej. Najkorzystniej, środek chlorujący dodaje się z szybkością zbliżoną do jego zużycia. Takie powolne dodawanie zapobiega tworzeniu się dużych nadmiarów środka chlorującego w mieszaninie reakcyjnej i w ten sposób minimalizuje powstawanie produktów ubocznych nadmiernego chlorowania. Chociaż w razie potrzeby można kontrolować temperaturę mieszaniny reakcyjnej, zewnętrzna kontrola temperatury mieszaniny reakcyjnej podczas dodawania środka chlorującego nie jest konieczna.

Po zakończeniu dodawania środka chlorującego mieszaninę reakcyjną miesza się w temperaturze otoczenia przez około 30 minut do około 90 minut. Dłuższe czasy reakcji sprzyjają tworzeniu się 2-amino-3,5-dichloropirydyny i korzystnie się ich unika.

Tak, pirydyna jest rozpuszczalna w wodzie. Rozpuszcza się w wodzie dzięki silnym wiązaniom wodorowym. Istnieją również interakcje międzycząsteczkowe dipol-dipol, które istnieją pomiędzy samotnymi parami, w związku z czym pirydyna rozpuszcza się w wodzie. Krótko mówiąc, pirydyna jest polarna i rozpuszczalna w dowolnym stężeniu roztworu. Ponadto podczas tego procesu pirydyna ulega hydrofilowemu uwodnieniu przy atomie azotu. Uważa się, że pirydyna ulega dyspersji w atmosferze w dużym stopniu subiektywnie ze względu na takie właściwości, jak jej lotność i rozpuszczalność w wodzie.