本發(fā)明涉及一種4-氰基吡啶的提純方法。

背景技術(shù)：

4-氰基吡啶是一種重要的精細(xì)化工中間體，用于制備異煙酸、異煙肼等醫(yī)藥農(nóng)藥中間體。4-甲基吡啶是制備4-氰基吡啶的唯一原料，但是純度＞97％的4-甲基吡啶價(jià)格較高，所以生產(chǎn)上多使用含有10％左右的3-甲基吡啶的4-甲基吡啶為原料經(jīng)甲胺化反應(yīng)制備4-氰基吡啶。但是3-甲基吡啶和4-甲基吡啶的沸點(diǎn)僅相差0.7℃，很難分離，由此得到的是4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物。3-氰基吡啶和4-氰基吡啶均是易升華物質(zhì)，其沸點(diǎn)相差5℃，在減壓精餾時(shí)直接造成管道堵塞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決3-氰基吡啶和4-氰基吡啶沸點(diǎn)相近，難于分離，在減壓精餾時(shí)易升華直接造成管道堵塞的問題，提供利用化學(xué)重結(jié)晶和物理分離相結(jié)合提純4-氰基吡啶的方法。

本發(fā)明利用化學(xué)重結(jié)晶和物理分離相結(jié)合提純4-氰基吡啶的方法，具體步驟如下：

步驟一：化學(xué)重結(jié)晶：將4-氰基吡啶粗品溶于石油醚與正丁醇的混合溶劑中，冷卻后，有固體析出，將固體過濾洗滌干燥后，得到純度＞99％的4-氰基吡啶；再將液體部分減壓回收溶劑，得剩余物；

步驟二：物理分離：將步驟一的剩余物加熱至50～70℃，體系透明后，自然冷卻至30～45℃，保溫1～3小時(shí)，有固體析出，過濾得固體；該固體為純度是78％～85％的4-氰基吡啶；

步驟三：將步驟二得到的固體重復(fù)步驟一的操作一次，得純度＞99％的4-氰基吡啶；

最后收集步驟一和步驟三得到的純度＞99％的4-氰基吡啶，即為提純后的4-氰基吡啶。

經(jīng)過本發(fā)明方法4-氰基吡啶的總提出率為92％～99％。

進(jìn)一步的，步驟一中待提純的4-氰基吡啶粗品是4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的質(zhì)量百分含量是75％～92％。

進(jìn)一步的，步驟一中4-氰基吡啶與混合溶劑的比為1g:1.0mL～2.8mL。

進(jìn)一步的，步驟一中混合溶劑中石油醚與正丁醇的體積比為(5～10):1。

進(jìn)一步的，步驟一中冷卻溫度為0℃～10℃的、冷卻時(shí)間為1～6h。

進(jìn)一步的，步驟一中溶劑回收后，剩余物為4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的含量為50％～65％。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用石油醚-正丁醇重結(jié)晶后所得的晶體中含有95％左右的4-氰基吡啶、5％左右的3-氰基吡啶，為白色固體；用石油醚-正丁醇淋洗固體后，得到純度是99％～99.5％的4-氰基吡啶。步驟二是將除去溶劑后的4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物(含50％～65％的4-氰基吡啶，其余物質(zhì)是35％～50％的3-氰基吡啶)，利用4-氰基吡啶與3-氰基吡啶的凝固點(diǎn)不同，在30℃下，可直接分離出純度是78％～85％的4-氰基吡啶，可再經(jīng)過石油醚-正丁醇重結(jié)晶后，得到純度在99％以上的合格品。

本發(fā)明方法簡單，易操作，對于條件要求較低，能夠?qū)?-甲基吡啶和4-甲基吡啶分離，并且4-氰基吡啶的總提出率達(dá)到92％～99％，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，有效解決我國沒有此項(xiàng)技術(shù)的現(xiàn)狀。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中4-氰基吡啶待精制粗品的氣相色譜圖；

圖2為實(shí)施例1中步驟一提純后的4-氰基吡啶的氣相色譜圖；

圖3為實(shí)施例1中步驟二中82.4％的4-氰基吡啶的氣相色譜圖；

圖4為實(shí)施例1中步驟三中提純后的4-氰基吡啶的氣相色譜圖；

圖5為實(shí)施例1中4-氰基吡啶的紅外光譜圖；

圖6為實(shí)施例1中4-氰基吡啶的核磁共振氫譜圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式利用化學(xué)重結(jié)晶和物理分離相結(jié)合提純4-氰基吡啶的方法，具體步驟如下：

步驟一：化學(xué)重結(jié)晶：將4-氰基吡啶粗品溶于石油醚與正丁醇的混合溶劑中，冷卻后，有固體析出，將固體過濾洗滌干燥后，得到純度＞99％的4-氰基吡啶；再將液體部分減壓回收溶劑，得剩余物；

步驟二：物理分離：將步驟一的剩余物加熱至50～70℃，體系透明后，自然冷卻至30～45℃，保溫1～3小時(shí)，有固體析出，過濾得固體；

步驟三：將步驟二得到的固體重復(fù)步驟一的操作一次，得純度＞99％的4-氰基吡啶；

最后收集步驟一和步驟三得到的純度＞99％的4-氰基吡啶，即為提純后的4-氰基吡啶。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中待提純的4-氰基吡啶粗品是4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的質(zhì)量百分含量是75％～92％。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中待提純的4-氰基吡啶粗品是4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的質(zhì)量百分含量是80％～90％。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟一中待提純的4-氰基吡啶粗品是4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的質(zhì)量百分含量是87.1％。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟一中4-氰基吡啶與混合溶劑的比為1g:1.0mL～2.8mL。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟一中4-氰基吡啶與混合溶劑的比為1g:1.5mL～2.5mL。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟一中4-氰基吡啶與混合溶劑的比為1g:2.0mL。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：步驟一中混合溶劑中石油醚與正丁醇的體積比為(5～10):1。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：步驟一中混合溶劑中石油醚與正丁醇的體積比為(7～8):1。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是：步驟一中冷卻溫度為0℃～10℃，冷卻時(shí)間為1～6h。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是：步驟一中冷卻溫度為2℃～8℃，冷卻時(shí)間為2～5h。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

具體實(shí)施方式十二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十一之一不同的是：步驟一中溶劑回收后，剩余物為4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的質(zhì)量百分含量為50％～65％。其它與具體實(shí)施方式一至十一之一相同。

具體實(shí)施方式十三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十一之一不同的是：步驟一中溶劑回收后，剩余物為4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的質(zhì)量百分含量為55％～60％。其它與具體實(shí)施方式一至十一之一相同。

下面對本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說明，以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方案和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例利用化學(xué)重結(jié)晶和物理分離相結(jié)合提純4-氰基吡啶的方法，按以下步驟進(jìn)行：

步驟一、化學(xué)重結(jié)晶：將100g 4-氰基吡啶粗品溶于250mL石油醚與正丁醇的混合溶劑中，冷卻至10℃后，有固體析出，保溫1小時(shí)，將固體減壓過濾，用上述混合溶劑洗滌干燥后，得到純度是99.6％的4-氰基吡啶72.3g；再將液體部分減壓回收溶劑，得剩余物，剩余物為含量是54.5％的4-氰基吡啶27.7g。

其中4-氰基吡啶粗品是4-氰基吡啶和3-氰基吡啶的混合物，其中4-氰基吡啶的含量是87.1％。石油醚與正丁醇的體積比為10:1。

步驟二：物理分離過程：將步驟一得到的27.7g含量為54.5％的4-氰基吡啶加熱至60℃，再自然冷卻至30℃，保溫1小時(shí)，有固體析出，將固體濾出，得到純度是82.4％的4-氰基吡啶15.2g。

步驟三：將步驟二得到的15.2g純度是82.4％的4-氰基吡啶溶解于32mL石油醚與正丁醇的混合溶劑中，其中石油醚與正丁醇的體積比為10:1，冷卻至10℃后，有固體析出，保溫1小時(shí)，將固體減壓過濾，用上述混合溶劑洗滌干燥后，得到純度是99.2％的4-氰基吡啶11.6g。最后收集步驟一和步驟三得到的4-氰基吡啶，即為提純后的4-氰基吡啶。

經(jīng)過本方法100g 87.1％4-氰基吡啶的總提出量是83.9g，總提出率96.3％。

其中4-氰基吡啶待精制粗品的氣相色譜圖如圖1所示，其中4-氰基吡啶的保留時(shí)間3.37min，含量87.1％，3-氰基吡啶的保留時(shí)間3.86min，含量12.9％。

步驟一提純后的4-氰基吡啶的氣相色譜圖如圖2所示；其中4-氰基吡啶的保留時(shí)間3.37min，含量99.58％，3-氰基吡啶的保留時(shí)間3.86min，含量0.42％。

步驟二中82.4％的4-氰基吡啶的氣相色譜圖如圖3所示；其中4-氰基吡啶的保留時(shí)間3.37min，含量82.35％，3-氰基吡啶的保留時(shí)間3.86min，含量17.65％。

步驟三中提純后的4-氰基吡啶的氣相色譜圖如圖4所示；其中4-氰基吡啶的保留時(shí)間3.37min，含量99.19％，3-氰基吡啶的保留時(shí)間3.86min，含量0.81％。

本發(fā)明提純后的4-氰基吡啶的紅外光譜圖如圖5所示，KBr涂膜法，其中2242cm^-1是-CN伸縮振動(dòng)峰；1593、1545、1497、1416cm^-1是吡啶環(huán)骨架振動(dòng)峰；828cm^-1是氰基對位取代振動(dòng)峰。

4-氰基吡啶的核磁共振氫譜圖(300MH_Z，CDCl₃,單位ppm)如圖6所示：8.83(d,2H,J＝6Hz)；7.75(d,2H,J＝6Hz)。

實(shí)施例2：本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)條件和處理方法與實(shí)施例1相同，只是混合溶劑的比例改為5:1。產(chǎn)品的總提出率為94.1％，氣相色譜檢測結(jié)果4-氰基吡啶的含量99.5％。

實(shí)施例3：本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)條件和處理方法與實(shí)施例1相同，只是混合溶劑的比例改為7:1。產(chǎn)品的總提出率為95.2％，氣相色譜檢測結(jié)果4-氰基吡啶的含量99.3％。

實(shí)施例4：本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)條件和處理方法與實(shí)施例1相同，只是步驟一和步驟三中冷卻的溫度改為0℃。產(chǎn)品的總提出率為95.4％，氣相色譜檢測結(jié)果4-氰基吡啶的含量99.3％。

實(shí)施例5：本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)條件和處理方法與實(shí)施例1相同，只是將4-氰基吡啶粗品的含量改為82％。產(chǎn)品的總提出率為93.5％，氣相色譜檢測結(jié)果4-氰基吡啶的含量99.5％。

實(shí)施例6：本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)條件和處理方法與實(shí)施例1相同，只是將4-氰基吡啶粗品的含量改為78％。產(chǎn)品的總提出率為92.2％，氣相色譜檢測結(jié)果4-氰基吡啶的含量99.4％。

實(shí)施例7：本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)條件和處理方法與實(shí)施例1相同，只是將4-氰基吡啶粗品的投料量量改為500g。產(chǎn)品的總提出率為96.8％，氣相色譜檢測結(jié)果4-氰基吡啶的含量99.6％。

實(shí)施例8：本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)條件和處理方法與實(shí)施例1相同，只是將步驟二中冷卻的溫度改為40℃，步驟二中析出的固體含量為88。2％，此時(shí)產(chǎn)品的總提出率為92.0％，氣相色譜檢測結(jié)果4-氰基吡啶的含量99.4％。