本發(fā)明屬于化工有機(jī)合成領(lǐng)域，具體涉及一種一步氧化合成2-氯煙酸的方法。
背景技術(shù)：
2-氯煙酸是重要的農(nóng)藥和醫(yī)藥中間體，主要用于制備新型高效除草劑煙嘧磺隆、消炎鎮(zhèn)痛藥尼氟滅酸、普拉洛芬和HIV逆轉(zhuǎn)酶抑制劑奈韋拉平。因此，對2-氯煙酸制備及生產(chǎn)工藝的研究具有重要意義。2-氯煙酸的合成工藝有多種：
(1)以煙酸或3-氰基吡啶為原料(US4144238，US40815，JP169672,中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2004.35(5),267)，經(jīng)雙氧水氮氧化，然后在三乙胺催化下與三氯氧磷或五氯化磷反應(yīng)，氯化合成2-氯煙酸。該路線目前在工業(yè)化中廣泛使用，但是存在產(chǎn)品收率和純度較低(反應(yīng)過程中生成6-氯煙酸異構(gòu)體)的問題；此外，反應(yīng)過程中還大量使用氯化試劑三氯氧磷或五氯氧磷，產(chǎn)生的酸性含磷廢水很難處理，容易造成環(huán)境的富氧化，環(huán)境污染嚴(yán)重，隨著國家環(huán)保法律法規(guī)的嚴(yán)格實施，使用該工藝的廠家面臨停產(chǎn)或限制生產(chǎn)的命運(yùn)。
(2)利用氰基乙酸乙酯氯化后與丙烯醛邁克爾加成，成環(huán)后水解得到2-氯煙酸。該方法反應(yīng)條件較溫和，但是氰基乙酸乙酯氯化過程中易產(chǎn)生二氯代副產(chǎn)，丙烯醛易揮發(fā)、毒性較大且氯代氰基乙酸乙酯與丙烯醛加成緩慢，反應(yīng)步驟較長，工藝條件復(fù)雜。(US5493028，Tetrahedron 51,48,1995,13177-13184)
(3)以2-氯-3-甲基吡啶為原料，經(jīng)氧化合成2-氯煙酸。該方法主要有混酸氧化法(ES5011982)和高錳酸鉀氧化法?；焖嵫趸ㄒ髼l件苛刻(190～210℃)，設(shè)備投資大；高錳酸鉀法收率較低(65％)，所使用氧化劑高錳酸鉀價格昂貴，并且產(chǎn)生大量的含錳廢水，造成環(huán)境污染，因此不適合2-氯煙酸的生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)易造成環(huán)境污染、反應(yīng)路線長且氧化劑價格昂貴的不足，提供了一種一步氧化合成2-氯煙酸的方法，該方法工藝簡單，收率高，克服了環(huán)境污染問題，滿足清潔化生產(chǎn)的要求。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種一步氧化合成2-氯煙酸的方法，以2-氯-3-二氯甲基吡啶為原料，加入堿，以水和極性有機(jī)溶劑的混合物為溶劑，Ru/C為催化劑，氧氣氧化得2-氯煙酸溶液，然后經(jīng)酸析、抽濾、洗滌、烘干得白色固體粉末2-氯煙酸。
本發(fā)明涉及的化學(xué)反應(yīng)如下式所示：
本發(fā)明選取了2-氯-3-二氯甲基吡啶為原料，與以2-氯-3-氯甲基吡啶為原料相比，在堿性條件下，吡啶環(huán)側(cè)鏈取代基二氯甲基可直接水解生成醛，而取代基一氯甲基只能水解生成醇，從而使得后續(xù)的氧化反應(yīng)更易發(fā)生，進(jìn)而收率更高。
經(jīng)實驗驗證，選取了水和極性有機(jī)溶劑的混合物作為溶劑，與相對單純只采用水作為溶劑來說，使得反應(yīng)物更相溶，加速了反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)時間，提高了收率。
所述的堿選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀中的一種，堿與2-氯-3-二氯甲基吡啶的摩爾比為0.5～3。
所述的催化劑Ru/C的用量為2-氯-3-二氯甲基吡啶質(zhì)量的1％～5％。
所述的溶劑中水的用量為2-氯-3-二氯甲基吡啶的質(zhì)量的1～10倍，極性有機(jī)溶劑的用量為2-氯-3-二氯甲基吡啶的質(zhì)量的3～8倍，其中，所述的極性有機(jī)溶劑優(yōu)選為乙腈、四氫呋喃、乙醇、甲醇中的一種。
在一步氧化反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度為50～150℃，優(yōu)選為90～110℃；反應(yīng)壓力為3MPa～6MPa，優(yōu)選為4～5MPa。反應(yīng)時間為4～40h，優(yōu)選為8～12h。
所述的酸析的具體過程為加酸調(diào)節(jié)溶液PH值為1-2，其中，所用的酸為鹽酸、硫酸或硝酸中的一種，優(yōu)選鹽酸。
有益效果：
本發(fā)明提供了一種一步氧化合成2-氯煙酸的新方法，該方法工藝簡單，收率高(達(dá)90％以上)；以氧氣為氧化劑，對環(huán)境友好；使用了可多次套用的非均相Ru/C催化劑，產(chǎn)物易于分離；氧化反應(yīng)體系為非酸性體系，克服了環(huán)境污染問題，滿足清潔化生產(chǎn)的要求。
具體實施方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實施例1
2-氯-3-二氯甲基吡啶80g(0.4mol)，水40g，乙腈240g，碳酸鈉48g，Ru/C(10％Ru，以干基計)1.6g，加入到500ml的高壓釜反應(yīng)器中，投料結(jié)束，釜體氧氣置換，然后充入O2至反應(yīng)釜壓力為3MPa，升溫至100℃，開始反應(yīng)，反應(yīng)釜壓力下降，持續(xù)補(bǔ)入O2，維持反應(yīng)壓力在3.5-4MPa之間，待釜體壓力維持不變時，反應(yīng)結(jié)束(反應(yīng)時間12h)。降溫，抽濾回收Ru/C催化劑用于下次套用，濾液脫溶回收乙腈，剩余液加入鹽酸酸析(調(diào)節(jié)溶液PH值為1)，有大量白色沉淀出現(xiàn)，抽濾，洗滌，烘干，得白色固體2-氯煙酸59.8g，2-氯煙酸純度98.2％，收率93.6％。
實施例2
如實施例1的方法和條件合成，僅將反應(yīng)溫度調(diào)至140℃，極性有機(jī)溶劑為四氫呋喃300g。反應(yīng)時間縮短至4h，后處理得白色固體2-氯煙酸62.4g，2-氯煙酸純度96.2％，收率95.4％。
實施例3
如實施例1的方法和條件合成，僅將氧氣壓力改變至4.5～5MPa反應(yīng)。反應(yīng)時間縮短至8h，后處理得白色固體2-氯煙酸61.9g，2-氯煙酸純度97.9％，收率96.8％。
實施例4
如實施例1的方法和條件合成，僅將反應(yīng)溫度改變至50℃，氧氣壓力改變至3～3.5MPa，極性有機(jī)溶劑為甲醇240g。反應(yīng)時間40h，后處理得白色固體2-氯煙酸56.8g，2-氯煙酸純度98.8％，收率90.2％。
實施例5
如實施例1的方法和條件合成，僅將新鮮的Ru/C催化劑更換為套用十次的Ru/C催化劑。反應(yīng)時間變?yōu)?3h，后處理得白色固體2-氯煙酸59.0g，2-氯煙酸純度98.0％，收率92％。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。