本發(fā)明屬于有機化工的技術領域，涉及2-氯-5-甲基吡啶的重要中間體吡啶酮氯化加成物的制備方法，更具體地，涉及一種以吡啶酮和氯氣為原料合成吡啶酮氯化加成物,并進一步合成了2-氯-5-甲基吡啶，總收率穩(wěn)定在93％以上。本發(fā)明的特點采用了微通道連續(xù)化反應，使得反應具有較高的選擇性、無返混、生產(chǎn)成本低、設備投資少和生產(chǎn)環(huán)境安全環(huán)保的優(yōu)點。

背景技術：

2-氯-5-甲基吡啶是一種非常有應用價值的有機中間體，已廣泛應用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、精細化工等領域。

本發(fā)明專利所用原料5-甲基-3,4-二氫吡啶-2(1H)-酮(簡稱：吡啶酮)，是以US4612377專利所介紹的丙醛嗎啉法工藝制備的，具體合成路線簡介如下：丙醛和嗎啉在堿性催化下，經(jīng)高溫裂解制備嗎啉基丙醛，再與丙烯酸甲酯反應，合成戊酯后，和醋酸銨反應制備得到吡啶酮。

本發(fā)明所涉及到的吡啶酮合成吡啶酮氯化加成物,并進一步合成了2-氯-5-甲基吡啶的現(xiàn)有工藝為：將20％含量的吡啶酮氯苯液投入反應釜內(nèi)，反應液先降溫至10-20℃，間歇通入1.05-1.1當量的氯氣，通氯過程放熱劇烈，為確保收率及選擇性必須控制反應溫度低于30℃。氯化加成反應液在三氯氧磷氯苯液回流條件下進行反應，生成2-氯-5-甲基吡啶。通過回收三氯氧磷及溶劑氯苯，得到2-氯-5-甲基吡啶收率為85％，選擇性95％，副產(chǎn)2，3-二氯-5-甲基吡啶及2，6-二氯-5-甲基吡啶。

US4612377專利中吡啶酮氯化加成工藝為：25％吡啶酮三氯苯液，在50-60℃的條件下通入氯氣，通氯終點根據(jù)反應液顏色的變化進行判斷。2-氯-5-甲基吡啶反應收率以吡啶酮計為81.3％。

本發(fā)明專利以吡啶酮為起始原料，制備2-氯-5-甲基吡啶的原料吡啶酮氯化加成物，創(chuàng)造性地采用了康寧G1微通道反應器連續(xù)化合成，使得吡啶酮氯化加成物的制備更高效，產(chǎn)物選擇性及收率均得到提高，此方法具有生產(chǎn)成本低、原料利用率和產(chǎn)物選擇性較高等優(yōu)點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種在康寧G1微通道連續(xù)流反應器中以吡啶酮為原料制備吡啶酮氯化加成物的方法，與現(xiàn)有的工藝相比較，具有反應物濃度高、連續(xù)化生產(chǎn)，且在極短的時間內(nèi)完成反應，具有生產(chǎn)成本低、原料利用率高和產(chǎn)物選擇性較高等優(yōu)點。

本發(fā)明一種利用微通道反應器以吡啶酮為原料制備吡啶酮氯化加成物的方法，按照下述步驟進行：

(1)原料的配制：在室溫下，將吡啶酮溶于溶劑中，在不斷的攪拌下，將原料配制成均相溶液；

(2)反應過程中所采用的康寧G1連續(xù)流微通道反應器，原料吡啶酮溶液經(jīng)計量泵打入微通道反應器，氯氣流量通過質量流量計及針型閥控制，兩股物料在微通道中混合反應，在一定的停留時間后，產(chǎn)物經(jīng)過冷卻得到。

其中反應溫度為10～100℃，優(yōu)選30～60℃；

其中反應壓力為0.2～1.5MPa，優(yōu)選0.5～0.7MPa；

其中反應停留時間為30-240s，優(yōu)選60-90s(以吡啶酮溶液液體流量計算停留時間，不計氯氣所占體積)；

其中進料原料吡啶酮溶液的含量為10～70％，優(yōu)選50％～60％，氯苯為溶劑；

氯氣與吡啶酮摩爾比為0.95:1～1.2:1，優(yōu)選1:1～1.05:1；

本發(fā)明的主反應方程式為：

本發(fā)明的主要副反應方程式為：

針對現(xiàn)有技術的不足，氯化反應放熱劇烈，溶劑用量大，釜式反應返混嚴重無法實施連續(xù)化，收率低等缺點。本發(fā)明實現(xiàn)了連續(xù)化氯化制備吡啶酮氯化加成物的方法，與現(xiàn)有的制備工藝及US4612377專利相比，具有如下優(yōu)點：

1)本發(fā)明吡啶酮氯化加成并合成2-氯-5-甲基吡啶兩步收率提高至93％，選擇性達到98.9％。

2)本發(fā)明使用康寧G1微通道反應器，消除了返混，在間歇反應的基礎上可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

3)本發(fā)明采用連續(xù)流的康寧微通道連續(xù)流反應器，反應時間從傳統(tǒng)的數(shù)小時縮短到幾十秒至幾分鐘，顯著提高了反應效率。

4)原料與氯氣在微通道中混合極佳，溫度精確控制，消除了局部過熱現(xiàn)象，反應無返混，抑制了副反應的發(fā)生，提高了反應選擇性。

具體實施方式

以下實施例來說明本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此：

實施例1

原料配制：稱取1000g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應過程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.05，在設定的溫度50℃，壓力0.6Mpa下混合反應。通過調(diào)節(jié)泵的流量來控制反應物料的停留時間為90s，兩股物料在反應模塊內(nèi)混合反應；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應。

氯化加成反應液在三氯氧磷氯苯液回流條件下進行反應，生成2-氯-5-甲基吡啶。反應液回收三氯氧磷，中和后油水分層，水層用30％重量的氯苯萃取三次，油層合并，脫溶得到2-氯-5-甲基吡啶，以吡啶酮為原料計收率為93％，選擇性98.9％。

實施例2

原料配制：稱取1000g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應過程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.05，在設定的溫度20℃，壓力0.4Mpa下混合反應。通過調(diào)節(jié)泵的流量來控制反應物料的停留時間為150s，兩股物料在反應模塊內(nèi)混合反應；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應。

2-氯-5-甲基吡啶合成過程同實施例1，以吡啶酮為原料計收率為89％，選擇性98.8％。

實施例3

原料配制：稱取1000g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應過程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.15，在設定的溫度70℃，壓力0.8Mpa下混合反應。通過調(diào)節(jié)泵的流量來控制反應物料的停留時間為90s，兩股物料在反應模塊內(nèi)混合反應；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應。

2-氯-5-甲基吡啶合成過程同實施例1，以吡啶酮為原料計收率為86.5％，選擇性97.8％。

實施例4

原料配制：稱取500g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應過程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.05，在設定的溫度70℃，壓力0.8Mpa下混合反應。通過調(diào)節(jié)泵的流量來控制反應物料的停留時間為30s，兩股物料在反應模塊內(nèi)混合反應；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應。

2-氯-5-甲基吡啶合成過程同實施例1，以吡啶酮為原料計收率為88.5％，選擇性98.7％。

實施例5

稱取100g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有400g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解。降溫至20℃，開始向反應液中通入氯氣20L/h左右，冰水降溫控制反應小于30℃，通氯時間約1h。通氯終點，反應液會由淡黃色變?yōu)榱咙S色，反應基本無放熱，通過稱重反應液增重控制原料吡啶酮氯苯液與氯氣mol比1：(1.05±0.02)。

2-氯-5-甲基吡啶合成過程同實施例1，以吡啶酮為原料計收率為84.5％，選擇性95.3％。