专利名称：一种3-甲基吡啶的合成方法
技术领域：
本发明涉及有机合成中间体领域，具体地说是一种3-甲基吡啶的合成方法。
背景技术：
3-甲基吡啶的合成方法主要有以下几种a、以甲醛、乙醛、氨为原料经过固定床 反应器直接得到各种吡啶的混合物，经过分离得到3-甲基吡唳，3-甲基吡啶的收率一般在 30%左右。b、以3-甲基哌啶为原料，经过脱氢反应得到3-甲基吡啶。C、以三聚乙醛、乌洛 托品为原料，在磷酸氢二铵等盐水溶液的作用下，在高压反应釜内经过高温、高压反应得到 3-甲基吡唳。上述几种路线都存在收率偏低、副产物多的问题，产生这些问题的原因是形 成3-甲基吡啶的反应要经过四次缩合脱水反应才能得到目标产物3-甲基吡啶，由于甲醛、 乙醛的反应活性都很高，如采用一锅法反应很容易形成大量副产物。鉴于合成3-甲基吡啶副产物多的问题，美国专利US4481361和US4482717在c方 法上也做了相对的改进，采用的盐水溶液做缓冲溶液体系，前述问题才得到了一定的缓解， 但是还是没有得到根本性的解决。使用盐水的缺点1、为减少副反应的形成需要很低的三 聚乙醛与盐水的比例，这样会大大的影响产率。2、盐水的浓度不能很高，否则固体盐会析 出，影响其对PH值的调控，在反应过程中由于乌洛托品的分解会形成过量的氨，反应体系 的PH值会上升，超出盐水的调控浓度时，反应会变的很差。采用专利US4481361的方法，产 品3-甲基吡啶的选择性一般只有65%左右，最高不超过70% ；副产物主要有吡啶、2-甲基 吡啶、3-乙基吡啶、2，5-二甲基吡啶等。采用专利US4481361的方法，产品3-甲基吡啶与 高沸点副产物的比例一般在1/2-1/3之间。
发明内容
为解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种以三聚乙醛、乌洛托品为原 料，在离子液体的作用下经过高温、高压反应合成3-甲基吡啶的方法。本发明采用的技术方案如下一种3-甲基吡啶的合成方法，以三聚乙醛、乌洛托 品为原料，在离子液体的作用下，在180-350°C、1. 2-20MPa的工艺条件下进行反应，反应完 毕后的物料冷却后直接分层，所得的离子液体层进行重复套用，所得的产品层经萃取、浓 缩、脱重后得到3-甲基吡啶。本发明是通过离子液体在不同温度条件下控制三聚乙醛、乌洛托品的分解速度， 达到最有利于合成3-甲基吡啶的条件。采用离子液体作为反应介质，由于离子液体具有极低的饱和蒸汽压，所以其损耗 极小，成本低，对环境的危害小，适用于规模化生产。采用离子液体作为反应介质，可以重复套用，后处理过程更加方便。上述的3-甲基吡啶的合成方法，所述的离子液体由阳离子与阴离子组成，阳离子 为季铵盐离子、季鳞盐离子、咪唑盐离子、吡啶盐离子和吡咯盐离子中的一种或二种以上的 组合，阴离子为卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、醋酸根离子、磷酸根离子、硫
3酸根离子、对甲苯磺酸离子、硝酸根离子中的一种或二种以上的组合。上述的3-甲基吡啶的合成方法，三聚乙醛与乌洛托品的摩尔比在0.1 1到 12 1之间，优选为1.2 1到3.5 1之间；三聚乙醛与离子液体的重量比在0. 1 1到 10 1之间，优选为0.15 1到3. 0 1之间。上述的3-甲基吡啶的合成方法，反应温度优选控制在180-320°C，反应压力优选 控制在 3. O-IOMPa0上述的3-甲基吡啶的合成方法，反应所用的设备采用釜式反应器或管道反应器， 当采用釜式反应器时，反应物料的进料时间控制在0. 5-10. 0小时之间，优选1. 0-3. 0小时； 当采用管道反应器时，反应物料在管道内的停留时间控制在10-200分钟，优选12-120分钟。本发明采用离子液体作为反应介质，一方面可以提供高的极性环境，有利于提高 羟醛缩合反应的活性，可以有效的降低反应的温度，减少副反应的发生；另一方面，离子液 体可以提供更强的PH值缓冲效果，使反应体系自始至终维持稳定，比专利US4481361和 US4482717等采用的盐水溶液具有更强的缓冲效果，由于缓冲效果极强所以能保证三聚合 乙醛的缩合反应具有更高的选择性，形成更少的副产物。由于采用离子液体作为反应介质， 反应的中间体丙烯醛具有更高的稳定性，所以形成3-甲基吡啶的比例更高，保证了最终产 品的选择性。采用本发明的合成方法，3-甲基吡啶的选择性可以达到85%以上，产品3-甲 基吡啶与高沸点副产物的比例一般在1/5-1/8之间。下面结合具体实施方式
对本发明作进一步说明。
具体实施例方式实施例1称取二正丁基醋酸铵离子液体250g，备用。将高压釜排空口用橡胶管接在真空泵上抽真空，将高压釜进料管插入称量好质量 的离子液体中，开进料口针型阀，将称量好的离子液体利用真空抽入高压釜中(如离子液 体凝固可稍稍加热)。吸料完毕，关闭高压釜排空针型阀，关闭进料针型阀。开高压釜搅拌，设定搅拌速度为400r/min，设定加热温度为200°C，设定加热电压 为200V，开始升温。称取三聚乙醛122. 5g，乌洛托品65g，蒸馏水130g，乙醇150g，混合均勻后备用。当 高压釜内温升高到200°C。开液相泵，调整进料流量为7. 8g/min，控制2小时向高压釜内进 料460g左右。进料期间，反应压力将由0.9MPa升高到3. 5MPa。进料完毕，在200°C条件下 保温1小时。保温完毕，高压釜通冷却水进行冷却。当物料温度达到50°C，高压釜内通氮气将 反应料液压出。将反应液转移到分液漏斗中，下层离子液体进行下批反应套用，上层水层用 300ml 二氯甲烷分3次萃取。萃取完毕，萃取的二氯甲烷层常压简单蒸馏回收二氯甲烷，回收温度不超 过120°C，回收出的二氯甲烷套用。二氯甲烷回收完毕，开始减压回收粗品，回收真空 度-0.09MPa，回收温度不超过160°C。得到粗品137. lg，含量85. 6%，折合对三聚乙醛的收 率约88. 4%。
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实施例2称取二乙基醋酸铵离子液体250g，备用。将高压釜排空口用橡胶管接在真空泵上抽真空，将高压釜进料管插入称量好质量 的离子液体中，开进料口针型阀，将称量好的离子液体利用真空抽入高压釜中(如离子液 体凝固可稍稍加热)。吸料完毕，关闭高压釜排空针型阀，关闭进料针型阀。开高压釜搅拌，设定搅拌速度为400r/min，设定加热温度为200°C，设定加热电压 为200V，开始升温。称取三聚乙醛122. 5g，乌洛托品65g，蒸馏水130g，乙醇150g，混合均勻后备用。当 高压釜内温升高到200°C。开液相泵，调整进料流量为7. 8g/min，控制2小时向高压釜内进 料467. 5g左右。进料期间，反应压力将由0.9MPa升高到4.0MPa。进料完毕，在200°C条件 下保温1小时。保温完毕，高压釜通冷却水进行冷却。当物料温度达到50°C，高压釜内通氮气将 反应料液压出。将反应液转移到分液漏斗中，下层离子液体进行下批反应套用，上层水层用 300ml 二氯甲烷分3次萃取。萃取完毕，萃取的二氯甲烷层常压简单蒸馏回收二氯甲烷，回收温度不超 过120°C，回收出的二氯甲烷套用。二氯甲烷回收完毕，开始减压回收粗品，回收真空 度-0.09MPa，回收温度不超过160°C。得到粗品143. 5g，含量88. 4%，折合对三聚乙醛的收 率 92. 3%。实施例3称取二乙基醋酸铵离子液体2000g，备用。称取三聚乙醛1225g，乌洛托品650g，蒸馏水1300g，乙醇1500g，混合均勻后备用。开管道反应器导热油加热系统，设定加热温度为250°C。当热油系统温度达到 250°C，开离子液体高压计量泵，调整进料流量为4. 8g/min。当反应管内压力达到3. OMPa, 开管道反应器出口阀，控制反应压力为3. OMPa左右。开反应液高压计量泵，调整进料流量为lOg/min。调整管道反应器出口阀门开度， 将反应压力控制在3. OMPa左右。管道反应器的长度为25m，管道内径4mm，停留时间约20min。反应完毕的料液采用实施例1的处理方法，得到粗品。粗品含量78. 5%，折合进料 三聚乙醛的收率为85.2%。下面为本发明采用不同离子液体进行反应的实验数据
权利要求
一种3 甲基吡啶的合成方法，以三聚乙醛、乌洛托品为原料，在离子液体的作用下，在180 350℃和1.2 20MPa的工艺条件下进行反应，反应完毕后的物料冷却后直接分层，所得的离子液体层进行重复套用，所得的产品层经萃取、浓缩、脱重后得到3 甲基吡啶。
2.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于所述的离子液体由阳离 子与阴离子组成。
3.根据权利要求2所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于所述的阳离子为季铵盐 离子、季鳞盐离子、咪唑盐离子、吡啶盐离子和吡咯盐离子中的一种或二种以上的组合。
4.根据权利要求2或3所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于所述的阴离子为卤 素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、醋酸根离子、磷酸根离子、硫酸根离子、硫酸氢 根离子、三氟甲磺酸根离子和硝酸根离子中的一种或二种以上的组合。
5.根据权利要求4所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于三聚乙醛与乌洛托品的 摩尔比在0. 1 1到12 :1之间，三聚乙醛与离子液体的重量比在0. 1 1到10 :1之间。
6.根据权利要求5所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于三聚乙醛与乌洛托品的 摩尔比在1. 2 :1到3. 5 :1之间，三聚乙醛与离子液体的重量比在0. 15 1到3.0 1之间。
7.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于反应温度控制在 180-320°C，反应压力控制在3. O-IOMPa0
8.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于反应所用的设备采用釜 式反应器或管道反应器，当采用釜式反应器时，反应物料的进料时间控制在0. 5-10. 0小时 之间；当采用管道反应器时，反应物料在管道内的停留时间控制在10-200分钟。
9.根据权利要求8所述的3-甲基吡啶的合成方法，其特征在于当采用釜式反应器时， 反应物料的进料时间控制在1. 0-3. 0小时；当采用管道反应器时，反应物料在管道内的停 留时间控制在12-120分钟。
全文摘要
本发明公开了一种有机合成中间体3-甲基吡啶的合成方法。目前3-甲基吡啶的合成方法大多存在收率偏低、副产物多的问题。本发明以三聚乙醛、乌洛托品为原料，在离子液体的作用下，在180-350℃和1.2-20MPa的工艺条件下进行反应，反应完毕后的物料冷却后直接分层，所得的离子液体层进行重复套用，所得的产品层经萃取、浓缩、脱重后得到3-甲基吡啶。本发明采用离子液体作为反应介质，一方面可以提供高的极性环境，有利于提高羟醛缩合反应的活性，可以有效的降低反应的温度，减少副反应的发生；另一方面，离子液体可以提供更强的pH值缓冲效果，使反应体系自始至终维持稳定。
文档编号C07D213/16GK101979380SQ201010510090
公开日2011年2月23日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者刘利飞, 张谦, 李浩然, 江顺启 申请人:浙江新和成股份有限公司