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二氯吡啶的合成
二氯吡啶(DCP)是一种重要的有机合成原料，广泛应用于橡胶、酰胺类、屏蔽材料、光敏材料、涂料和农药等领域。本文将就二氯吡啶的合成方法以及反应机理等进行较为系统的探讨。
一、二氯吡啶的基本概述
二氯吡啶是一种有机化合物，分子式为C5H3Cl2N，属于吡啶类化合物。它是一种无色至微黄色的透明液体，在酸性和碱性介质下稳定，但遇热、遇光易发生自我聚合。二氯吡啶的物化性质见表1。
表1二氯吡啶的物化性质
物理性质|化学性质
---|---
相对分子质量|162.99
密度（20℃）|1.332g/cm3
沸点|192℃
熔点|-53.5℃
闪点|79℃
水溶性|极微溶于水
主要制备方法|吡啶和氯气的反应
二、二氯吡啶的合成方法
目前制备二氯吡啶的主要方法有三种，分别为吡啶和氯气的反应、环己烯和氯气的反应及吡啶和酰氯的反应。
1.吡啶和氯气的反应
二氯吡啶最早是通过吡啶和氯气直接反应制备的，是最主要的制备方法之一。该方法的反应机理为：首先氯气中的氯分子可以通过自由基加成机制反应生成氯原子。吡啶分子与氯原子反应产生氯代吡啶，然后继续反应生成二氯吡啶。反应的化学方程式为：
2C5H5N+3Cl2→2C5H3Cl2N+6HCl
该反应需要在光照或热作用下进行，反应时间一般为2~6小时。由于该反应中的氯气反应副产物为盐酸氢，会降格反应的产率，同时由于氯气的价格较贵，生产上不太常使用。
2.环己烯和氯气的反应
环己烯和氯气的反应是使用环己烯代替吡啶进行制备的方法。该方法的反应机理为：环己烯会先和氯气反应得到环己烯基三氯化叔丁醇，又称多氯萜安化物（TCCA），而TCCA在酸性环境下会发生分解，产生氯离子和三氯代环己烷（TCE）。最后TCE和氯离子进一步反应，生成二氯吡啶。反应的化学方程式为：
C6H10+6Cl2→C6H6Cl6O+6HCl
C6H6Cl6O+HCl→C6H9Cl3O+2HCl
C6H9Cl3O+3Cl^-→C5H3Cl2N+6HCl
环己烯和氯气的反应方法虽然产率较低，但氯气的使用量少，生产成本比吡啶和氯气反应方法低，因此，在某些特殊情况下仍然有应用价值。
3.吡啶和酰氯的反应
吡啶和酰氯反应也是一种制备二氯吡啶的方法，反应机理为：该反应分两步进行，首先是吡啶和酰氯发生酰化反应，生成吡啶酸氯盐，然后酰氯离去生成二氯吡啶。反应的化学方程式为：
C5H5N+COCl2→C5H4ClNOCl+HCl
C5H4ClNOCl+HCl→C5H3Cl2N+CO2
吡啶和酰氯反应方法产率高，但酰氯在生产中难以避免地会产生一些副产物，因此，在生产中比较少应用。
三、二氯吡啶反应机理
二氯吡啶是一种电子亲和力强的化合物，它由一个吡啶环和两个氯原子组成，其中吡啶环是一种特殊的芳香族化合物。二氯吡啶可以参与多种有机合成反应，通过不同的反应机理可获得不同的有机化合物。
1.物理性质反应机理
由于二氯吡啶对空气、湿气、热、光等都非常敏感，因此，它可以发生自我聚合和自氧化反应。二氯吡啶的自聚合反应产物为蓝色的高聚物，具有牛顿流体的性质，对流变学性质有较强的影响。而二氯吡啶的自氧化反应则会分四步进行，其中第一步是二氯吡啶和氧气发生双自由基加成反应，产生自由基C5H3Cl2NOO·；第二步是自由基C5H3Cl2NOO·在空气中和氧气反应，再次产生C5H3Cl2NOO·，并且生成NO2；第三步是NO2自由基与C5H3Cl2NOO·反应，形成自由基C5H3Cl2NOO2·；第四步是自由基C5H3Cl2NOO2·参与莱季格环化反应，最终产生双氯化吡啶。自氧化反应机理如下：
C5H3Cl2N+O2→C5H3Cl2NOO·
2C5H3Cl2NOO·+O2+2N2O3→2C5H3Cl2NOO2·+2NO2
C5H3Cl2NOO2·+NO2→C5H3Cl2NO2+C5H3Cl2O2·
2C5H3Cl2O2·→C5H3Cl2O4+C5H3Cl2
2.反应性质反应机理
由于二氯吡啶是一种有机烷基化合物，它与一些具有亲电性的试剂发生的反应都是通过亲核取代机制进行的。例如，二氯吡啶与氨水发生亲核取代反应，产生吡啶-2,6-二氨基盐酸盐。反应过程中，氨水中的氨离子充当亲核试剂，参与了反应。反应的化学方程式如下：
C5H3Cl2N+H2O→C5H3Cl2NOH+HCl
C5H3Cl2NOH+NH3→C5H3Cl2N·2NH3Cl
除了亲核取代反应，二氯吡啶还可以发生一些复杂的反应机理，如头尾相连反应、18-σ精氨酸自由基加成反应等。其中头尾相连反应的反应机理为：二氯吡啶中的吡啶环氮咪唑具有一定的亲核性，在和亲电性物质发生反应时，会发生一系列复杂的反应。首先，吡啶环氮咪唑参加亲电性物质中的反应，产生中间产物，然后该中间产物通过再次反应产生新的吡啶衍生物或离子。头尾相连反应机理如