專利名稱：制備吡嗪類化合物的改進方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備吡嗪類化合物的改進方法。
吡嗪類化合物是一類具有爆米花、類可可、似榛子等香氣的新型香料，已廣泛用于飲料、糖果、肉類制品、燒烤制品及煙草等，也是合成醫(yī)藥、農(nóng)藥等的重要中間體。這類化合物的合成路線主要有1)由α-二胺和α-二醇或烷氧基環(huán)氧乙烷環(huán)化縮合而成(JP昭55-50024)；2)由α-二胺和α-二酮制得二氫吡嗪衍生物，然后在醇溶液中催化脫氫制成(J.Agri.Food Chem.，1978，1176)。前者需在高溫及特制的催化劑中進行，易產(chǎn)生不愉快氣味的副產(chǎn)物，使產(chǎn)品不適于用作食品香料；后者產(chǎn)率較低，有時由于未反應(yīng)的中間體混雜于產(chǎn)品中而產(chǎn)生不愉快氣味及易使產(chǎn)品的色澤發(fā)黃降低產(chǎn)品的質(zhì)量，且合成工藝采用的是獨立操作的二步合成法，工藝流程相對較長，操作不簡便，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本相對較高。
本發(fā)明的目的是克服上述不足，提供了一種新的制備吡嗪類化合物的改進方法。
本發(fā)明以取代的α-二酮(I)和α-二胺為起始原料，經(jīng)Shiff堿縮合環(huán)化，制得的二氫吡嗪衍生物(III)不必分離，直接加入堿和催化劑進行催化脫氫，從而“一鍋”生成吡嗪類化合物(IV)。相應(yīng)的合成路線如下
其中，R1、R2＝CH3、C2H5，-C3H6-、-C4H8-，或苯基；R3、R4＝H、CH3、C2H5。
本發(fā)明采用一鍋法生產(chǎn)吡嗪類化合物(IV)的工藝流程如下α-二酮+α-二胺→縮合→催化脫氫→濃縮→萃取→干燥→蒸餾→精餾→產(chǎn)品本發(fā)明中使用的α-二酮化合物包括丁二酮、戊二酮，環(huán)戊二酮、環(huán)己二酮和二苯酮等；α-二胺化合物包括乙二胺、丙二胺、丁二胺等。一鍋法使用的溶劑為無水乙醇。
本發(fā)明催化脫氫中使用的堿為堿金屬的氫氧化物，如氫氧化鉀、氫氧化鈉；催化劑為錳的氧化物，如二氧化錳。
本發(fā)明是將預(yù)先冷凍的α-二酮衍生物(I)的醇溶液滴加到-5-2℃的α-二胺的醇溶液中，兩者的摩爾比為(I)∶(II)＝1∶1.01-1∶1.1；取代基的鏈烴越小，則滴加溫度越低；滴加完后得到漿汁白色混合液自然升至室溫，反應(yīng)液澄清后可加熱回流2小時，然后冷卻至35℃以下即可進行催化脫氫，中間體二氫吡嗪衍生物(III)不必分離提純。
本發(fā)明采用的催化脫氫試劑是堿金屬氫氧化物和錳的氧化物。堿可選取氫氧化鉀或氫氧化鈉；催化劑可選取二氧化錳；它們與α-二酮(I)的摩爾比為(I)堿∶二氧化錳＝1∶1∶2.5-1∶1∶3。加入強堿試劑的作用一方面是金屬錳離子必須在強堿條件下才具有高氧化能力；同時亦使縮合后殘存的有機胺對錳離子的毒副作用受到抑制；此外，在強堿條件下，錳離子可與堿金屬離子產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，增加錳離子的催化能力。
本發(fā)明在催化脫氫過程中添加脫水劑。所述脫水劑可以是苯、甲苯和二甲苯等。由于芳烴、乙醇和水能形成沸點相對較低的恒沸點共沸物，從而使得體系中的水得以除去，促使整個反應(yīng)平衡向著有利于生成吡嗪類化合物(IV)的方向移動。
本發(fā)明在具體實施中，縮合反應(yīng)完成后冷卻至35℃以下即可加入脫水劑、堿和氧化劑。脫氫反應(yīng)在醇沸騰溫度下進行，回流時間為4-8小時，其中優(yōu)選6-8小時。同時蒸出適量的水共沸物。
本發(fā)明在后處理過程中采用將反應(yīng)液冷卻至40℃左右時即減壓抽濾。濃縮濾液回收乙醇(回收的乙醇可重復(fù)使用)；濃縮液用飽和食鹽水稀釋；稀釋液用適量的有機溶劑萃取，萃取劑可以是乙醚或二氯甲烷。萃取液經(jīng)無水硫酸鈉或硫酸鎂干燥后，常壓蒸出萃取劑，再減壓精餾，即可制得無色透明、香氣宜人的吡嗪類化合物。
本發(fā)明化合物的優(yōu)點在于將常用的兩步合成法改進為使用一鍋法加以實施，同時在生產(chǎn)過程中使用了一些特殊的工藝條件，例如加入脫水劑除去體系的水份等，因此可使得吡嗪類化合物的產(chǎn)品收率比常規(guī)生產(chǎn)方法提高5-10％；而且使得生產(chǎn)工藝大為簡化，減少了設(shè)備投資，縮短了生產(chǎn)周期，降低了能耗，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時亦能確保產(chǎn)品的價格競爭優(yōu)勢。
本發(fā)明將通過下述具體實施例得到進一步的說明。
實施例1 2，3-二甲基吡嗪的生產(chǎn)在0--2℃下，將冰冷至0℃以下的96摩爾丁二酮和100摩爾酒精混合液加到由100摩爾丙二胺和1100摩爾酒精組成的混合液中，加料溫度維持在0--2℃，加料時間不超過2小時。加完料后自然升至室溫，約3.5小時后反應(yīng)液澄清透明，加熱至酒精沸騰，回流1.5小時后快速冷卻至35℃，依次加入50摩爾脫水劑、96摩爾氫氧化鉀和280摩爾二氧化錳，熱回流6小時，其間餾出適量含水恒沸物。反應(yīng)完成后冷卻至40℃以下，立刻抽濾，濾液常壓蒸餾，回收乙醇。濃縮液用25公斤飽和食鹽水稀釋，然后用50升萃取劑分三次萃取，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，過濾，常壓蒸出萃取劑后減壓蒸餾，收集75-79℃/6.67kPa的餾份，可得到無色透明香氣宜人的2，3-二甲基吡嗪，產(chǎn)品收率為80.5％。
實施例2 2，3，5-三甲基吡嗪的生產(chǎn)除了用丙二醇代替乙二胺，縮合溫度控制在0-2℃之外，其它操作過程與實施例1相同。精餾收集90-92.5℃/6.67kPa的餾份，產(chǎn)品收率為86.9％。2，3，5-三甲基吡嗪的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表
權(quán)利要求
1.一種制備吡嗪類化合物的改進方法，該方法是以α-二酮和α-二胺為起始原料，經(jīng)Shiff堿縮合環(huán)化，制得二氫吡嗪衍生物，加入堿和催化劑進行催化脫氫，從而制得吡嗪類化合物，其特征在于所述制備“一鍋”完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的改進方法，所述α-二酮為丁二酮、戊二酮，環(huán)戊二酮、環(huán)己二酮或二苯酮；所述α-二胺為乙二胺、丙二胺或丁二胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的改進方法，所述縮合反應(yīng)的溫度為-5-2℃，α-二酮和α-二胺的物料比為1∶1.01-1∶1.1，縮合時間為5-10小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的改進方法，所述催化脫氫反應(yīng)的溫度為醇的回流溫度，α-二酮、堿和催化劑的摩爾比為1∶1∶2.5-1∶1∶3，回流時間為4-8小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的改進方法，所述堿為堿金屬的氫氧化物，催化劑為錳的氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的改進方法，所述堿金屬的氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀；所述錳的氧化物為二氧化錳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的改進方法，所述催化脫氫反應(yīng)中添加了脫水劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的改進方法，所述脫水劑為芳烴。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的改進方法，所述芳烴為苯、甲苯和二甲苯。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備吡嗪類化合物的改進方法,該方法是以α－二酮和α－二胺為起始原料,經(jīng)Shiff堿縮合環(huán)化,制得的二氫吡嗪衍生物不必分離,直接加入堿和催化劑進行催化脫氫,從而“一鍋”生成吡嗪類化合物。該方法使得生產(chǎn)工藝大為簡化,減少了設(shè)備投資,縮短了生產(chǎn)周期,降低了能耗,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時亦能確保產(chǎn)品的價格競爭優(yōu)勢。
文檔編號C07D241/00GK1191220SQ9711247
公開日1998年8月26日 申請日期1997年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月13日
發(fā)明者李加榮 申請人:李加榮