一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法

2023-06-16 14:02:21

專利名稱：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
技術領域：
本發明涉及精細化工技術領域，具體地說，是一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合 物的方法。
背景技術：
2-吡啶甲醛是緩瀉藥比沙可定(bysacodyl)及有機磷解毒劑等的關鍵中間體， 4-吡啶甲醛是藥物鹽酸多萘倍齊(don印ezil hydrochloride)等的關鍵中間體。一直以 來，此類化合物的合成效率、合成方法及合成技藝吸引眾多研發者的關注。就2-吡啶甲醛來說，2005年，黃勝堂等提出使用雙氧水氧化2-甲基吡啶工藝路線 合成(化學試劑，2005，27，(1)，58)，該工藝路線使用原材料易得，成本適中，易於工業化生 產加工。但是，由於工藝路線中使用到高溫胼解工藝，因此生產條件較為苛刻。單世明等提出使用二氧化硒合成路線(中國醫藥工業雜誌，1997，28，(8) 377)，該 工藝路線產品得率高，生產條件溫和，但由於合成最後一步使用二氧化硒催化劑，目標產品 中不可避免存在還原微粒硒材料，這種微細的硒材料顆粒細微，懸浮於產物中，很難用通用 方法分離；並且還原硒材料對人體有害，因而該工藝方法工業上，需要很高的後處理成本。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，(中國醫藥工 業雜誌，2002，33，(6)，273)該工藝合成簡便，原材料易得，但得率較低，一般得率僅僅有 8 % 35 %，因此不適合於工業化生產加工。陳英奇等對負載在鹼性皂土上的釩、鉬催化劑進行了研究，給出了反應條件 290 300°C下，氣相直接催化氧化2-甲基吡啶合成2-吡啶甲醛。(高校化學工程學報 2002，16，(4), 436)；該工藝技術選擇性80 90%之間，產品純化簡便，氧耗量低，動力消耗 少等特點，然而，該工藝有得率偏低，設備投資過大等缺憾。左金福等給出了更加便捷的合成技術路線(齊魯藥事，2004，23，(2)，40)，此工藝 路線是以甲基吡啶氮氧化合物重排合成吡啶甲醇，後進一步氧化、重排得到吡啶甲醛產品； 該工藝原料易得，合成便宜，生產條件簡潔，產物處理容易等優點，但是該工藝存在反應步 驟較多，生產總得率低等缺陷，工業化生產成本依舊較高。2007年，郭哲等給出了使用2-氰基吡啶合成製備2-吡啶甲醛的新工藝(中國醫 藥工業雜誌2007，38，(7)，480)，但2-氰基吡啶原料成本較高，工業生產成本依舊難以有效 控制。沈大冬等給出了氯化法生產合成2-吡啶甲醛工藝(中國醫藥工業雜誌2006，37， (7)，448)，該生產工藝生產效率高，操作便捷，但是該工藝路線氯化工藝不可避免會出現三 氯甲基吡啶副產物，因此生產總成本依舊偏高。直接使用氯氣催化2-甲基吡啶合成2-二氯甲基吡啶路線也引起人們關注，相似 化合物2，3- 二氯-5-三氟甲基吡啶(專利CN101062915)和2，3- 二氯-5-三氯甲基吡啶 (專利:CN200710042786)給出了不同類型的氯化技術；其中，專利(CN200810062907. 5)給 出了使用氯氣通過合成三氯甲基吡啶中間體，合成6-氯-2-三氯甲基吡啶技術；然而，該技術存在使用高毒性氯氣的技術問題。4-吡啶甲醛和2，6-吡啶甲醛等合成技術，同樣也存在多種技術工藝路線，但是總 的來說，幾乎所有這些技術路線都存在合成步驟多，生產條件苛刻等問題。因此，尋求一條 簡便，易於工業化的合成技術工藝是解決吡啶甲醛類化合物合成的技術關鍵。

發明內容本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合 物的方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現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步驟一、催化劑合成將質量百分比為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，攪拌均勻後，緩慢滴加有機絡合製劑，加完 後，快速攪拌，並使用低溫乾燥的方法乾燥即可得到催化劑；催化劑結構通式為HOR1-R2N(H)R3R4 ；其中R1; R2, R4包括苯基、苄基、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；所述的催化劑主要成份包括銀、鈷等元素的有機絡合製劑；二、甲基吡啶選擇性催化氧化在5 180°C範圍內，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，嚴格控制反應溫度為30 75°C之間，加完原料後， 緩慢升溫到體系回流，不斷檢測原料甲基吡啶或二甲基吡啶消耗，當消耗完全後，結束反 應；蒸出溶劑，過濾，即可得到相應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。與現有技術相比，本發明的積極效果是本發明為均相反應體系，通過均相催化直接將甲基吡啶轉化為相應的吡啶甲醛， 反應條件溫和，且在此溫度條件下，不容易發生相應的吡啶甲醛氧化成相應的吡啶甲酸反 應，產品純度高，便於工業化生產；另一方面，由於催化劑製備容易，且得到的催化劑對於吡 啶甲醛類化合物完全不溶，產品脫除溶劑後，可以直接過濾，將催化劑與產品分離，並且由 於催化劑是一有機絡合物，可以根據簡單的滴定分析方法獲得使用後的催化劑有效含量， 因而催化劑套用方便、可靠。本發明是使用銀和鈷的有機絡合物為催化主體，直接對甲基吡啶等有機化合物催 化氧化，製備吡啶甲醛類化合物；與現有技術相比，本催化體系是常壓液相反應，轉化率高， 產品專一，後處理便捷，尤其是對於多取代吡啶類化合物而言，其工業意義更加明顯。
具體實施方式以下提供本發明一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法的具體實施方式
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實施例12-甲醛吡啶的合成製備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，低溫乾燥，並用40%甲醇溶液洗滌三遍，真空乾燥，製得催化劑常溫下，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，加完後，升溫回流直到2-甲基 吡啶消耗完全為止。蒸除溶劑，過濾，即可得到墨綠色含量不低於95% 2-吡啶甲醛液體。實施例24-吡啶甲醛的合成製備0. 1 %硝酸銀與0. 27 %硝酸鈷混合溶液，常溫下緩慢加入2_(4』 -苄基 醇)-4-苯胺基-吡啶，低溫乾燥，並用40 %甲醇溶液洗滌三遍，真空乾燥，製得催化劑備用。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，加完後，升溫回流直到4-甲基 吡啶消耗完全為止。蒸除溶劑，過濾，即可得到含量不低於93%，摩爾得率不小於90%的4-吡啶甲醛 液體。實施例32，6_吡啶二甲醛的合成製備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 乾燥，並用40%甲醇溶液洗滌三遍，真空乾燥，製得催化劑備用。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，加完後，升溫回流直 到二甲基吡啶消耗完全為止。蒸除溶劑，過濾，即可得到含量不低於95%，摩爾得率不小於83%的4-吡啶甲醛 液體。實施例43-吡啶甲醛的合成製備0. 22%硝酸銀溶液，常溫下緩慢加入2_(羥乙基)-4_苯胺，低溫乾燥，並用 40%甲醇溶液洗滌三遍，真空乾燥，製得催化劑備用。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，加完後，回流直到3-甲基吡啶 消耗完全為止。蒸除溶劑，過濾，即可得到含量不低於90%，摩爾得率不小於75%的4-吡啶甲醛 液體。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為 本發明的保護範圍內。
權利要求
一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特徵在於，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步驟，一、催化劑合成將質量百分比為0.1～8％硝酸銀和質量百分比為0.1～11％硝酸鈷水溶液混合溶液或質量百分比為0.1～8％硝酸銀水溶液或質量百分比為0.1～11％硝酸鈷水溶液，攪拌均勻後，緩慢滴加有機絡合製劑，加完後，快速攪拌，並使用低溫乾燥的方法乾燥得到催化劑；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，嚴格控制反應溫度為30～75℃之間，加完原料後，緩慢升溫到體系回流，不斷檢測原料甲基吡啶或二甲基吡啶消耗，當消耗完全後，結束反應；蒸出溶劑，過濾，得到相應的吡啶甲醛或吡啶二甲醛化合物。
2.如權利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特徵在於，在 所述的催化劑合成中，催化劑結構通式為HOR1-R2N(H)R3R4 ；其中R1; R2, R4包括苯基、苄基、 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。
3.如權利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特徵在於，在 所述的催化劑合成中，所述的催化劑主要成份包括銀、鈷元素的有機絡合製劑。
4.如權利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特徵在於，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，其特徵在於，所 述的極性溶劑為非質子極性溶劑。
6.如權利要求1所述的一種直接氧化法合成吡啶甲醛化合物的方法，其特徵在於，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步驟，採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及催化劑的合成方法，發明採用均相絡合催化工藝，將原料甲基吡啶或二甲基吡啶等直接在常壓下，催化氧化合成相應甲基取代位置的吡啶甲醛產物，催化效率、產品轉化率及產品得率高，反應條件便捷，適於工業級規模化生產加工。
文檔編號B01J31/22GK101898999SQ20091019900
公開日2010年12月1日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者劉夠生, 陳曉洲 申請人:華東理工大學