專(zhuān)利名稱(chēng)：一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法
一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合 物的方法。
背景技術(shù)：
2-吡啶甲醛是緩瀉藥比沙可定(bysacodyl)及有機(jī)磷解毒劑等的關(guān)鍵中間體， 4-吡啶甲醛是藥物鹽酸多萘倍齊(don印ezil hydrochloride)等的關(guān)鍵中間體。一直以 來(lái)，此類(lèi)化合物的合成效率、合成方法及合成技藝吸引眾多研發(fā)者的關(guān)注。就2-吡啶甲醛來(lái)說(shuō)，2005年，黃勝堂等提出使用雙氧水氧化2-甲基吡啶工藝路線(xiàn) 合成(化學(xué)試劑，2005，27，(1)，58)，該工藝路線(xiàn)使用原材料易得，成本適中，易于工業(yè)化生 產(chǎn)加工。但是，由于工藝路線(xiàn)中使用到高溫胼解工藝，因此生產(chǎn)條件較為苛刻。單世明等提出使用二氧化硒合成路線(xiàn)(中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志，1997，28，(8) 377)，該 工藝路線(xiàn)產(chǎn)品得率高，生產(chǎn)條件溫和，但由于合成最后一步使用二氧化硒催化劑，目標(biāo)產(chǎn)品 中不可避免存在還原微粒硒材料，這種微細(xì)的硒材料顆粒細(xì)微，懸浮于產(chǎn)物中，很難用通用 方法分離；并且還原硒材料對(duì)人體有害，因而該工藝方法工業(yè)上，需要很高的后處理成本。徐建明等提出使用碘直接氧化合成2-吡啶甲醛和2，4_吡啶甲醛，(中國(guó)醫(yī)藥工 業(yè)雜志，2002，33，(6)，273)該工藝合成簡(jiǎn)便，原材料易得，但得率較低，一般得率僅僅有 8 % 35 %，因此不適合于工業(yè)化生產(chǎn)加工。陳英奇等對(duì)負(fù)載在堿性皂土上的釩、鉬催化劑進(jìn)行了研究，給出了反應(yīng)條件 290 300°C下，氣相直接催化氧化2-甲基吡啶合成2-吡啶甲醛。(高校化學(xué)工程學(xué)報(bào) 2002，16，(4), 436)；該工藝技術(shù)選擇性80 90%之間，產(chǎn)品純化簡(jiǎn)便，氧耗量低，動(dòng)力消耗 少等特點(diǎn)，然而，該工藝有得率偏低，設(shè)備投資過(guò)大等缺憾。左金福等給出了更加便捷的合成技術(shù)路線(xiàn)(齊魯藥事，2004，23，(2)，40)，此工藝 路線(xiàn)是以甲基吡啶氮氧化合物重排合成吡啶甲醇，后進(jìn)一步氧化、重排得到吡啶甲醛產(chǎn)品； 該工藝原料易得，合成便宜，生產(chǎn)條件簡(jiǎn)潔，產(chǎn)物處理容易等優(yōu)點(diǎn)，但是該工藝存在反應(yīng)步 驟較多，生產(chǎn)總得率低等缺陷，工業(yè)化生產(chǎn)成本依舊較高。2007年，郭哲等給出了使用2-氰基吡啶合成制備2-吡啶甲醛的新工藝(中國(guó)醫(yī) 藥工業(yè)雜志2007，38，(7)，480)，但2-氰基吡啶原料成本較高，工業(yè)生產(chǎn)成本依舊難以有效 控制。沈大冬等給出了氯化法生產(chǎn)合成2-吡啶甲醛工藝(中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志2006，37， (7)，448)，該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)效率高，操作便捷，但是該工藝路線(xiàn)氯化工藝不可避免會(huì)出現(xiàn)三 氯甲基吡啶副產(chǎn)物，因此生產(chǎn)總成本依舊偏高。直接使用氯氣催化2-甲基吡啶合成2-二氯甲基吡啶路線(xiàn)也引起人們關(guān)注，相似 化合物2，3- 二氯-5-三氟甲基吡啶(專(zhuān)利CN101062915)和2，3- 二氯-5-三氯甲基吡啶 (專(zhuān)利:CN200710042786)給出了不同類(lèi)型的氯化技術(shù)；其中，專(zhuān)利(CN200810062907. 5)給 出了使用氯氣通過(guò)合成三氯甲基吡啶中間體，合成6-氯-2-三氯甲基吡啶技術(shù)；然而，該技術(shù)存在使用高毒性氯氣的技術(shù)問(wèn)題。4-吡啶甲醛和2，6-吡啶甲醛等合成技術(shù)，同樣也存在多種技術(shù)工藝路線(xiàn)，但是總 的來(lái)說(shuō)，幾乎所有這些技術(shù)路線(xiàn)都存在合成步驟多，生產(chǎn)條件苛刻等問(wèn)題。因此，尋求一條 簡(jiǎn)便，易于工業(yè)化的合成技術(shù)工藝是解決吡啶甲醛類(lèi)化合物合成的技術(shù)關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合 物的方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其具體步驟為包括催化劑合成，甲 基吡啶選擇性催化氧化兩個(gè)步驟一、催化劑合成將質(zhì)量百分比為0. 1 8%硝酸銀和0. 1 11%硝酸鈷水溶液混合溶液或0. 1 8%硝酸銀水溶液或0. 1 11%硝酸鈷水溶液，攪拌均勻后，緩慢滴加有機(jī)絡(luò)合制劑，加完 后，快速攪拌，并使用低溫干燥的方法干燥即可得到催化劑；催化劑結(jié)構(gòu)通式為HOR1-R2N(H)R3R4 ；其中R1; R2, R4包括苯基、芐基、吡啶基、甲基 吡啶基、直鏈或支鏈烷烴、喹啉基、吡咯基、甲基吡咯基、巰基、膦基和帶有醚鍵的直鏈或支 鏈烷烴或烯烴；R3表示0，N, P及含氧、氮、磷基團(tuán)；所述的催化劑主要成份包括銀、鈷等元素的有機(jī)絡(luò)合制劑；二、甲基吡啶選擇性催化氧化在5 180°C范圍內(nèi)，將催化劑與溶劑充分混合，直到催化劑在溶劑中溶解澄清， 緩慢滴加原料甲基吡啶或二甲基吡啶，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度為30 75°C之間，加完原料后， 緩慢升溫到體系回流，不斷檢測(cè)原料甲基吡啶或二甲基吡啶消耗，當(dāng)消耗完全后，結(jié)束反 應(yīng)；蒸出溶劑，過(guò)濾，即可得到相應(yīng)的吡啶甲醛或吡啶二甲醛化合物；所述的溶劑宜為極性溶劑，非質(zhì)子極性溶劑效果更佳；溶劑用量依照吡啶極性情況，一般體積用量為原料甲基吡啶用量的1 15倍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是本發(fā)明為均相反應(yīng)體系，通過(guò)均相催化直接將甲基吡啶轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的吡啶甲醛， 反應(yīng)條件溫和，且在此溫度條件下，不容易發(fā)生相應(yīng)的吡啶甲醛氧化成相應(yīng)的吡啶甲酸反 應(yīng)，產(chǎn)品純度高，便于工業(yè)化生產(chǎn)；另一方面，由于催化劑制備容易，且得到的催化劑對(duì)于吡 啶甲醛類(lèi)化合物完全不溶，產(chǎn)品脫除溶劑后，可以直接過(guò)濾，將催化劑與產(chǎn)品分離，并且由 于催化劑是一有機(jī)絡(luò)合物，可以根據(jù)簡(jiǎn)單的滴定分析方法獲得使用后的催化劑有效含量， 因而催化劑套用方便、可靠。本發(fā)明是使用銀和鈷的有機(jī)絡(luò)合物為催化主體，直接對(duì)甲基吡啶等有機(jī)化合物催 化氧化，制備吡啶甲醛類(lèi)化合物；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本催化體系是常壓液相反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率高， 產(chǎn)品專(zhuān)一，后處理便捷，尤其是對(duì)于多取代吡啶類(lèi)化合物而言，其工業(yè)意義更加明顯。
具體實(shí)施方式以下提供本發(fā)明一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法的具體實(shí)施方式
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實(shí)施例12-甲醛吡啶的合成制備0. 硝酸銀與0. 15%硝酸鈷混合溶液，常溫下緩慢加入2_(4’ -苯硫 酚)-4-異丙基胺基-喹啉，低溫干燥，并用40%甲醇溶液洗滌三遍，真空干燥，制得催化劑常溫下，將0. 0127mol催化劑緩慢加入到IL 二甲氧基甲烷溶液中，快速攪拌，直到 溶液澄清，升溫到回流溫度，緩慢滴加2-甲基吡啶1. 23mol，加完后，升溫回流直到2-甲基 吡啶消耗完全為止。蒸除溶劑，過(guò)濾，即可得到墨綠色含量不低于95% 2-吡啶甲醛液體。實(shí)施例24-吡啶甲醛的合成制備0. 1 %硝酸銀與0. 27 %硝酸鈷混合溶液，常溫下緩慢加入2_(4’ -芐基 醇)-4-苯胺基-吡啶，低溫干燥，并用40 %甲醇溶液洗滌三遍，真空干燥，制得催化劑備用。常溫下，將0. 0127mol催化劑緩慢加入到IL 二甲氧基甲烷溶液中，快速攪拌，直到 溶液澄清，升溫到回流溫度，緩慢滴加4-甲基吡啶1. lOmol，加完后，升溫回流直到4-甲基 吡啶消耗完全為止。蒸除溶劑，過(guò)濾，即可得到含量不低于93%，摩爾得率不小于90%的4-吡啶甲醛 液體。實(shí)施例32，6_吡啶二甲醛的合成制備0. 33 %硝酸鈷溶液，常溫下緩慢加入2- (4-羥基丁基)~4~氨基-吡啶，低溫 干燥，并用40%甲醇溶液洗滌三遍，真空干燥，制得催化劑備用。常溫下，將0. 022mol催化劑緩慢加入到IL N, N- 二甲基乙醇胺溶液中，快速攪拌， 直到溶液澄清，升溫到回流溫度，緩慢滴加2，6_ 二甲基吡啶1.50mol，加完后，升溫回流直 到二甲基吡啶消耗完全為止。蒸除溶劑，過(guò)濾，即可得到含量不低于95%，摩爾得率不小于83%的4-吡啶甲醛 液體。實(shí)施例43-吡啶甲醛的合成制備0. 22%硝酸銀溶液，常溫下緩慢加入2_(羥乙基)-4_苯胺，低溫干燥，并用 40%甲醇溶液洗滌三遍，真空干燥，制得催化劑備用。常溫下，將0. 0133mol催化劑緩慢加入到IL 二甲氧基甲烷溶液中，快速攪拌，直到 溶液澄清，升溫到回流溫度，緩慢滴加4-甲基吡啶1. 25mol，加完后，回流直到3-甲基吡啶 消耗完全為止。蒸除溶劑，過(guò)濾，即可得到含量不低于90%，摩爾得率不小于75%的4-吡啶甲醛 液體。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特征在于，具體步驟為，包括催化劑合成，甲基吡啶選擇性催化氧化兩個(gè)步驟，一、催化劑合成將質(zhì)量百分比為0.1～8％硝酸銀和質(zhì)量百分比為0.1～11％硝酸鈷水溶液混合溶液或質(zhì)量百分比為0.1～8％硝酸銀水溶液或質(zhì)量百分比為0.1～11％硝酸鈷水溶液，攪拌均勻后，緩慢滴加有機(jī)絡(luò)合制劑，加完后，快速攪拌，并使用低溫干燥的方法干燥得到催化劑；二、甲基吡啶選擇性催化氧化將催化劑與溶劑充分混合，直到催化劑在溶劑中溶解澄清，緩慢滴加原料甲基吡啶或二甲基吡啶，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度為30～75℃之間，加完原料后，緩慢升溫到體系回流，不斷檢測(cè)原料甲基吡啶或二甲基吡啶消耗，當(dāng)消耗完全后，結(jié)束反應(yīng)；蒸出溶劑，過(guò)濾，得到相應(yīng)的吡啶甲醛或吡啶二甲醛化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特征在于，在 所述的催化劑合成中，催化劑結(jié)構(gòu)通式為HOR1-R2N(H)R3R4 ；其中R1; R2, R4包括苯基、芐基、 吡啶基、甲基吡啶基、直鏈或支鏈烷烴、喹啉基、吡咯基、甲基吡咯基、巰基、膦基和帶有醚鍵 的直鏈或支鏈烷烴或烯烴；R3表示0，N, P及含氧、氮、磷基團(tuán)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特征在于，在 所述的催化劑合成中，所述的催化劑主要成份包括銀、鈷元素的有機(jī)絡(luò)合制劑。
4.如權(quán)利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特征在于，在 所述的甲基吡啶選擇性催化氧化中，所述的溶劑為極性溶劑。
5.如權(quán)利要求4所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特征在于，所 述的極性溶劑為非質(zhì)子極性溶劑。
6.如權(quán)利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特征在于，在 所述的甲基吡啶選擇性催化氧化中，溶劑體積用量為原料甲基吡啶用量的1 15倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，具體步驟為包括催化劑合成，甲基吡啶選擇性催化氧化兩個(gè)步驟，采用一系列不同取代位置的甲基吡啶直接氧化合成吡啶甲醛催化合成技術(shù)及催化劑的合成方法，發(fā)明采用均相絡(luò)合催化工藝，將原料甲基吡啶或二甲基吡啶等直接在常壓下，催化氧化合成相應(yīng)甲基取代位置的吡啶甲醛產(chǎn)物，催化效率、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品得率高，反應(yīng)條件便捷，適于工業(yè)級(jí)規(guī)?；a(chǎn)加工。
文檔編號(hào)B01J31/22GK101898999SQ20091019900
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者劉夠生, 陳曉洲 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)