純化吡啶的方法和製造氯化吡啶的方法

2023-06-25 19:22:41

專利名稱：純化吡啶的方法和製造氯化吡啶的方法
技術領域：
本發明涉及純化吡啶的方法和製造氯化吡啶的方法。更具體地說，本發明涉及包 含對粗吡啶進行蒸餾的純化吡啶的方法，以及使用通過該方法純化的吡啶來製造氯化吡啶 的方法。
背景技術：
吡啶被廣泛地用作例如藥物、殺蟲劑等的有機合成原料和溶劑。市售的粗吡啶通 常含有雜質如醛、醇、胺等。使用這種粗吡啶作為有機合成的原料導致期望的反應產物的產 率和品質降低。迄今已提出了多種方法來純化吡啶。例如，專利文獻1公開了一種通過在氣相中 使用固體鹼進行處理來純化純度為99%以上的吡啶的方法。專利文獻2公開了一種純化 吡啶鹼的方法，其方式是將高錳酸鹽或重鉻酸鹽加入並混合到含粗吡啶鹼或吡啶鹼的溶液 中，接著使所述混合物在室溫下或在升高的溫度下靜置；然後加入苯，接下來進行共沸脫 水，然後進行精餾。專利文獻3公開了一種通過使吡啶與用作還原劑的硼氫化鈉接觸來對 其進行純化的方法。然而，這些方法具有多種弊端。例如，專利文獻1的方法是不經濟的，因為需要大 量的鹼來製造固體鹼相，並且產生大量的廢鹼。另外，這種方法在工業上似乎並不是優選 的，因為固體鹼的潮解可能會使鹼層發生堵塞。專利文獻2的方法由於操作複雜，因而在工 業上似乎並不是有利的，並且重金屬鹽的使用導致了廢液處理費用的增加。專利文獻3的 方法由於使用了昂貴的硼氫化鈉，因而在工業上似乎並不是有利的。專利文獻1 特開昭61-251662號公報專利文獻2 特開昭62-129269號公報專利文獻3 特開平1-261368號公報

發明內容
本發明要解決的技術問題本發明的目的是提供一種在工業規模上以低成本和簡單的方式純化粗吡啶的方法。解決問題的手段本發明涉及一種純化吡啶的方法，所述方法包含對粗吡啶進行鹼處理，然後進行 蒸餾。本發明還涉及一種純化吡啶的方法，所述方法包含向粗吡啶中加入酸或水，並對所得 混合物進行鹼處理，然後進行蒸餾。本發明還涉及通過使經該方法純化的吡啶與氯進行反應來製造氯化吡啶的方法。下面詳細說明本發明。在本發明純化吡啶的方法中使用的粗吡啶的純度為99%以上且低於100%，然而 不限於此。本文中待用的粗吡啶包括通過已知的合成方法得到的那些粗吡啶或者市售的商品；例如，含亞胺(100 5000ppm)或醛(100 5000ppm)作為雜質並且還含有醇、胺等的
粗吡啶是可用的。所述鹼處理具體通過例如向粗吡啶中加入預定量的鹼，接著進行均勻攪拌來進 行。用於鹼處理的鹼的例子包括氫氧化鈉、碳酸氫鈉、醋酸鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化 鉀、醋酸鉀、氫氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鋰等。在這些鹼中，從經濟的角度 來看，優選使用氫氧化鈉和氫氧化鉀。可以單獨使用，或者以兩種以上組合使用這些鹼。必 要時，可以把這些鹼加入到水中，然後作為鹼性水溶液將其加入到粗吡啶中。當在鹼處理中使用鹼性水溶液時，溶液的濃度優選為5 90重量％，更優選為 10 70重量％。當溶液的濃度低於5重量％時，水易於與已純化的吡啶混合，從而使純度 降低，或者吡啶的純化可能因其水含量而不充分。當濃度大於90重量％時，反應體系易於 不均勻，從而降低了純化吡啶的效果。基於100重量份的粗吡啶，鹼的用量優選為0. 01 20重量份，更優選為0. 02 3重量份。當鹼的用量低於0. 01重量份時，吡啶的純化可能不充分；而當鹼的用量超過20 重量份時，幾乎不能獲得對該用量值當的效果，這是不經濟的。而且，當在將酸加入到粗吡啶之後進行鹼處理時，鹼的用量必須比中和剩餘酸所 需的量多。因此，當在鹼處理之前向粗吡啶中加入酸時，優選的是，用於進行鹼處理的鹼量 等於不添加酸時的用量加上足以中和剩餘酸的鹼量。儘管鹼的用量取決於所用酸的類型和 量，但是例如，基於100重量份的粗吡啶，其優選為0. 02 40重量份，更優選為0. 04 6
重量份。鹼處理的溫度優選為-10 115°C，更優選為-10°C 90°C，最優選為10°C 70°C。在低於-10°C的處理溫度下，吡啶的純化可能不充分；而在高於115°C的處理溫度下， 幾乎不能獲得對該投入能量值當的效果，這是不經濟的。鹼處理的持續時間為例如0. 5 20小時，優選為1 10小時。對於少於0. 5小 時的處理時間，吡啶的純化可能不充分；而對於超過20小時的處理時間，幾乎不能獲得對 該處理時間值當的效果，這是不經濟的。雖然不確定通過使用鹼處理粗吡啶，接著進行蒸餾能夠純化吡啶的原因，但是據 認為，例如粗吡啶中含有的作為雜質的醛被縮合成高沸點的化合物，從而促進了在蒸餾期 間其與吡啶的分離。在本發明純化吡啶的方法中，可以在鹼處理之前向粗吡啶中加入酸或水。添加酸 或水能夠進一步提高所得純化吡啶的純度。酸的例子包括無機酸如硫酸、鹽酸、硼酸、硝酸、磷酸和氫溴酸；和有機酸如甲 酸、乙酸、草酸、檸檬酸、苯甲酸、甲烷磺酸和苯磺酸。在這些酸中，從經濟的角度來看，優選 使用硫酸、鹽酸和磷酸。可以單獨使用，或者以兩種以上組合使用這些酸。必要時，可以將 這些酸加入到水中，然後作為酸性水溶液加入到粗吡啶中。當向粗吡啶中加入酸性水溶液時，溶液的濃度優選為0.5 100重量％，更優選為 50 100重量％。當溶液的濃度小於0. 5重量％時，水易於混入到已純化的吡啶中，從而使 純度降低。基於100重量份的粗吡啶，酸的用量優選為0. 01 20重量份，更優選為0. 02 3重量份。當酸的用量低於0. 01重量份時，吡啶的純化可能不充分；而當酸的用量超過20 重量份時，幾乎不能獲得對該用量值當的效果，這是不經濟的。在本發明中，對在鹼處理之前所用的水的類型沒有限制，去離子水、蒸餾水等是可 用的。基於100重量份的粗吡啶，水的用量為，例如優選0. 1 30重量份，更優選0. 3 5重量份。當水的用量低於0. 1重量份時，吡啶的純化可能不充分；而當水的用量超過30重 量份時，幾乎不能獲得對該用量值當的效果，這是不經濟的。在本發明中，優選的是，在向粗吡啶中加入酸或水以後，在進行鹼處理之前攪拌所 述混合物。向粗吡啶中加入酸或水並攪拌時的溫度通常為-10°C 100°C，並優選為10°C 70°C。當溫度低於-10°C時，吡啶的純化可能不充分；而當溫度高於100°C時，幾乎不能獲 得對該加熱的能量值當的效果，這是不經濟的。攪拌時間優選為0. 1 10小時，更優選為 0. 5 3小時。雖然不確定通過在鹼處理之前向粗吡啶中加入酸或水能夠進一步提高所得純化 吡啶的純度的原因，但是據認為，例如這涉及到在粗吡啶中含有的作為雜質的亞胺的分解。即，據認為由於向粗吡啶中加入酸或水，將亞胺水解成醛，然後對醛進行鹼處理並 由此將其縮合成高沸點化合物，從而促進了在蒸餾期間其與吡啶的分離。與加入水相比，優選向粗吡啶中加入酸，因為能夠減少所得純化吡啶中摻入的水， 並且各種亞胺預期會發生分解。在本發明純化吡啶的方法中，蒸餾溫度通常為30°C 150°C，儘管這取決於壓力。 例如，蒸餾塔中的塔板數為1 100。例如，回流比是50/1 1/1。由於以這種方式純化的吡啶具有高純度，所以可用作各種有機合成的原料。例如， 可使這種吡啶與氯進行反應，從而以高產率製造氯化吡啶。氯化吡啶的例子包括2-氯吡啶、2，6- 二氯吡啶等。使吡啶與氯進行反應的方法不受限制。例如，可在液相或氣相中，通過使用自由基 引發劑或通過利用高壓汞燈等的光照射來使吡啶與氯進行反應。特別地，從提高氯化反應效率的觀點來看，優選在UV照射下，在氣相中使用水作 為稀釋劑來使吡啶與氯進行反應。相對於每摩爾吡啶，氯的用量為例如0. 1 3摩爾，儘管這取決於所需氯化吡啶的 種類。相對於每摩爾吡啶，水的用量為例如1 30摩爾。反應溫度為例如180°C 300°C。作為用於產生UV光的光源，例如可使用高壓汞燈、超高壓汞燈、低壓汞燈、UV LED寸。可以下列方式來分離這樣得到的氯化吡啶通過冷卻進行冷凝，並向其中加入鹼 (例如氫氧化鈉)，接著進行蒸餾。發明效果根據本發明的方法，能夠在工業規模上以低成本和簡單的方式來純化包含吡啶作 為主成分的粗吡啶。由於在通過該方法純化的吡啶中，減少了粗吡啶中的雜質如亞胺和醛的量，因此使用通過本發明方法純化的吡啶作為原料能夠高產率地製造氯化吡啶。
具體實施例方式實施例1向配有攪拌器、冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的2000毫升四頸燒瓶中加入粗吡啶 (1000克；純度99. 53%，亞胺含量:1000ppm，醛含量:2600ppm)和0. 6克48%的氫氧化鈉 水溶液，並在40°C下攪拌4小時。然後進行簡單蒸餾，從而得到986克的純化吡啶。所得純 化吡啶的純度為99. 7% (7jC :0%，亞胺含量:950ppm，醛含量:60ppm)。隨後，對該純化吡啶進行光氯化反應。將高壓汞燈連接至2480毫升的玻璃反應 器，並在220°C的反應溫度下進行吡啶的光氯化反應。將用於噴射吡啶水溶液的兩根管和 用於引入氯的兩根管連接至反應器壁，從而使它們交替地位於對稱的位置上，各引入氣體 的引入方向是共圓的且是水平的。在反應中純化吡啶、氯和水的使用比例按摩爾比計為 1 0.5 7.0。通過吡啶噴射管以1190克/小時的速率引入38重量％的吡啶水溶液，同 時通過氯噴射管以210克/小時的速率引入氯。在這些條件下，反應氣體的停留時間為8. 1 秒，反應進行40分鐘。由此，得到了 114. 9克(1.0摩爾)的2-氯吡啶。相對於純化吡啶 來說，所得2-氯吡啶的產率為23. 0%。實施例2將粗吡啶(1000克；純度99. 53%，亞胺含量:1000ppm，醛含量:2600ppm)和5. 0 克水放入配有攪拌器、冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的2000毫升四頸燒瓶中，並在40°C下攪 拌1小時。然後加入0.6克48%的氫氧化鈉水溶液並在40°C下攪拌4小時。隨後進行簡 單蒸餾，從而得到979克純化吡啶。所得純化吡啶的純度為99. 20% (水0. 4%，亞胺含量 85ppm，醛含量60ppm)。以與實施例1中同樣的方式對得到的純化吡啶進行光氯化反應。由此，得到了 118. 8克(1. 04摩爾)的2-氯吡啶。相對於純化吡啶來說，所得2-氯吡啶的產率為27. 5%。實施例3向配有攪拌器、冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的2000毫升四頸燒瓶中加入粗吡啶 (1000克；純度99. 53%，亞胺含量1000ppm，醛含量:2600ppm)和0. 6克98%的硫酸水溶 液，並在40°C下攪拌1小時。然後，加入1. 6克48%的氫氧化鈉水溶液並在40°C下攪拌4小 時。隨後進行簡單蒸餾，從而得到986克純化吡啶。所得純化吡啶的純度為99. 82% (水 0%，亞胺含量25ppm，醛含量60ppm)。以與實施例1中同樣的方式對得到的純化吡啶進行光氯化反應。由此，得到了 128. 5克(1. 13摩爾)的2-氯吡啶。相對於純化吡啶來說，所得2-氯吡啶的產率為29. 7%。比較例1使用實施例1中用於製造純化吡啶的粗吡啶來代替純化吡啶，並且以與實施例1 中同樣的方式進行吡啶的光氯化反應。由此，得到了 77. 1克(0.68摩爾)的2-氯吡啶。相對於粗吡啶來說，所得2-氯吡啶的產率為16. 9%。比較例2將粗吡啶(1000克；純度99. 53%，亞胺含量1000ppm，醛含量2600ppm)放入配
有攪拌器、冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的2000毫升四頸燒瓶中。在攪拌下進行簡單蒸餾，從而得到986克純化吡啶。所得純化吡啶的純度為99. 60% (水0%，亞胺含量900ppm，醛 含量:2600ppm)。以與實施例1中同樣的方式對所得純化吡啶進行光氯化反應。由此，得到了 79. 9 克(0. 70摩爾)的2-氯吡啶。相對於純化吡啶來說，所得2-氯吡啶的產率為17. 6%。比較例3將粗吡啶(1000克；純度99. 53%，亞胺含量:1000ppm，醛含量:2600ppm)和0. 6 克98%的硫酸放入配有攪拌器、冷凝管、溫度計和滴液漏鬥的2000毫升四頸燒瓶中，並在 40°C下攪拌1小時。隨後，進行簡單蒸餾，從而得到986克純化吡啶。所得純化吡啶的純度 為 99. 60% (水0%，亞胺含量25ppm，醛含量3300ppm)。以與實施例1中同樣的方式對所得純化吡啶進行光氯化反應。由此，得到了 81. 8 克(0. 72摩爾)的2-氯吡啶。相對於純化吡啶來說，所得2-氯吡啶的產率為17. 8%。工業實用性本發明提供了一種在工業規模上以低成本和簡單的方式純化包含吡啶作為主成 分的粗吡啶的方法。由於在通過該方法純化的吡啶中，減少了粗吡啶中的雜質如亞胺和醛 的量，所以通過使用由本發明方法純化的吡啶作為原料，能夠提供高產率地製造氯化吡啶 的方法。
權利要求
一種純化吡啶的方法，包含對粗吡啶進行鹼處理，然後進行蒸餾。
2.一種純化吡啶的方法，包含向粗吡啶中加入酸或水，並對所得混合物進行鹼處理，然 後進行蒸餾。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述酸是硫酸、鹽酸或磷酸。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中用於所述鹼處理的鹼是氫氧化鈉或氫氧化鉀。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述鹼處理的溫度為-10°C 115°C。
6.一種製造氯化吡啶的方法，所述方法包含使通過權利要求1至5中任一項所述的方 法純化的吡啶與氯進行反應。
全文摘要
提供了一種在工業規模上以低成本和簡單的方式純化粗吡啶的方法。更具體地說，提供了包括對粗吡啶進行鹼處理，然後進行蒸餾的吡啶純化方法，或者包括向粗吡啶中加入酸或水，並對所得混合物進行鹼處理，然後進行蒸餾的吡啶純化方法。根據本發明的純化方法，能夠在工業規模上以低成本和簡單的方式純化粗吡啶。而且，由於通過該方法純化的吡啶具有高純度，所以適合將其用作各種有機合成的原料。例如，可使所述吡啶與氯反應，從而以高產率製造氯化吡啶。
文檔編號C07D213/61GK101981007SQ20098011108
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月23日 優先權日2008年3月31日
發明者吉川直宏, 吉田勝彥, 坂東誠二, 小西博嗣, 李春 申請人:住友精化株式會社