一种2-吡啶甲醛的合成方法
【专利说明】一种2-吡啶甲醛的合成方法
[0001 ] 本发明是分案申请，原中国专利申请号:201410720291.1，申请日:2014年12月2日，申请时专利名称:一种二氧化锰复合催化剂的制备方法及2-吡啶甲醛的合成方法。
技术领域
[0002]本发明属于有机合成领域，具体地说，涉及一种医药中间体的制备方法，更具体地说，涉及一种二氧化锰复合催化剂的制备方法及2-吡啶甲醛的合成方法。
【背景技术】
[0003]2-啦啶甲醛是缓湾药比沙可啶(bisacodyl)的中间体，也广泛用作精细有机合成的原料。文献报道的2-吡啶甲醛合成路线有很多种，但归纳起来主要是以两种不同起始原料的路线，一是以2-吡啶羧酸为起始原料，经酯化、肼解、再氧化得2-吡啶甲醛(黄胜堂，黄文龙，张惠斌.2-吡啶甲醛合成工艺的改进[J].化学试剂，2005，27(1): 58); 二是用2-甲基吡啶为原料，经N-氧化、重排、水解后再氧化制备2-吡啶甲醛(单世明，余书勤，廖红，等.2-吡啶甲醛的合成[J].中国医药工业杂志，1997，28(8):377-378)，但所用氧化剂二氧化砸或四乙酸铅毒性大，易造成环境污染，并且收率不高。由醇合成醛是有机合成中的一类非常重要的反应，由伯醇的氧化可以得到醛，但由于醛是一类处于醇与羧酸的中间氧化态物质，在反应过程中很容易氧化过度生成羧酸，因此，必须选择合适的氧化剂，在适当的反应条件下将伯醇氧化成醛。
[0004]经检索，中国专利申请公开号CN 101906068 A，申请日为2009年6月4日的专利申请文件公开了一种2-吡啶甲醛的制备方法，其步骤为:(I)以2-甲基吡啶为原料，卤代烃为溶剂、苯甲酰胺为催化剂、三氯异氰酸酯为氯化剂，升温回流反应得到2-氯甲基吡啶；(2)2-氯甲基吡啶在碱性条件下水解，升温反应制得2-吡啶甲醇；(3)2-吡啶甲醇以卤代烃为溶剂，2，2，6，6-四甲基哌啶氮氧化物和溴化钾为催化剂，冷却至-10?O0C，滴加1wt.%的氧化剂为次氯酸钠溶液，滴毕在10?25°C保温得到2-吡啶甲醛，该发明以氧化性较弱的2，2，6，6_四甲基哌啶氮氧化物和溴化钾为催化剂将2-吡啶甲醇氧化为2-吡啶甲醛，反应结束后催化剂无法回收利用，不仅浪费还污染环境，使得反应成本增加。中国专利申请公开号CN102241624 A，申请日为2011年7月15日的专利申请文件公开了一种吡啶-2-甲醛的制备方法，该方法包括:制备以二氧化钛为载体、钼铋氧化物为主体、过渡金属氧化物为辅助的含有酸度调节剂的负载型催化剂，以2-甲基吡啶、氧气、水作为原料，在固定床催化反应器中反应，于250-350°C进行气相氧化反应生成吡啶-2-甲醛粗产品，粗产品经二氯甲烷萃取后，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98%以上纯品，该发明中合成吡啶-2-甲醛时需要通入氧气，反应具有一定的危险性，且催化剂中含有多种重金属离子，这些重金属离子在反应中会慢慢释放到反应液中，使得反应产物中重金属含量偏高，不易去除，影响吡啶-2-甲醛的后续应用。
【发明内容】
[0005]1.要解决的问题
[0006]针对现有技术中存在催化剂不能回收利用、污染环境以及容易过氧化等问题，本发明提供一种二氧化锰复合催化剂的制备方法及2-吡啶甲醛的合成方法，以固定在凹凸棒土上的MnO2为催化剂，由2-吡啶甲醇氧化得到2-吡啶甲醛，反应产率高，反应结束后催化剂可以通过磁沉降法回收利用，不污染环境且节约成本，适于工业化应用。
[0007]2.技术方案
[0008]为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0009]一种二氧化锰复合催化剂的制备方法，其步骤为:
[0010](I)将凹凸棒土矿粉与去离子水按质量比1:4混合，搅拌40min，然后静置2h，弃去上层清液以及下层沙土，得到凹凸棒土的悬浊液，将悬浊液离心分离后得到的凹凸棒土置于烘箱中80°C条件下干燥，备用；
[0011](2)将上述步骤中得到的凹凸棒土与2.5moI/L硫酸溶液按质量比1:3混合，在80V条件下搅拌lh，然后冷却至室温，用去离子水冲洗至中性，于烘箱中80°C条件下烘干研磨，过200目筛，得到酸改性的凹凸棒土 ；
[0012](3)将上述步骤中得到的酸改性的凹凸棒土加入0.15-0.30mo I /L的高锰酸钾溶液中，在40°C条件下搅拌30min，使凹凸棒土充分吸收高锰酸钾，然后离心分离，用蒸馏水洗涤至中性，随后用无水乙醇洗涤3-4次，然后将产品置于40-50°C条件下干燥至恒重得到Mn04—-凹凸棒土；
[0013](4)将上述步骤中得到的Μηθ4—_凹凸棒土加入含Fe2+和Fe3+的饱和混合溶液中，在40 °C条件下以250-300rpm的速度搅拌15-20min，使凹凸棒土饱和吸附铁Fe2+和Fe3+，然后滴加0.5-0.6mol/L的氨水溶液，氨水滴加完毕后继续陈化20min，得到MnOf_凹凸棒土-Fe3O4复合材料，其中，Fe2+与Fe3+的摩尔浓度比为1: (2-3);
[0014](5)上述步骤中陈化结束后，用磁分离法将MnO4+-凹凸棒土-Fe3O4复合材料从悬浮液中分离出来，并用蒸馏水洗涤至中性，随后用无水乙醇洗涤3-4次，然后将产品置于40-50°C的干燥箱中干燥至恒重；
[0015](6)将上述步骤中的Μηθ4—_凹凸棒土-Fe3O4复合材料置于反应炉中，在惰性气体保护下程序升温至250-300 V焙烧3-4h，然后自然冷却至室温，得到MnO2复合催化剂；
[0016](7)将上述步骤中得到的MnO2复合催化剂研磨，过200目筛，得到MnO2复合催化剂粉体。
[0017]优选地，所述步骤(3)中高锰酸钾溶液与凹凸棒土的质量比为(2-3):1。
[0018]优选地，所述步骤(4)中Μηθ4—-凹凸棒土、铁离子溶液、氨水的质量比为(3_5):1:(2-3)ο
[0019 ] 优选地，所述步骤(6)中程序升温速度为4 °C /min。
[0020]—种2-吡啶甲醛的合成方法，其步骤为:
[0021 ] (a)将2-吡啶甲醇溶于二氯甲烷中搅拌均匀，其中2-吡啶甲醇的浓度为0.3_0.5g/mL；
[0022](b)将上述的MnO2复合催化剂粉体加入步骤(a)中的溶液中混合均匀，在38_45°C条件下回流反应3_4h;
[0023](c)回流反应结束后将反应液冷却至室温，然后用磁分离法将MnO2复合催化剂粉体从反应液中分离出来，得到二氯甲烷反应液；
[0024](d)将步骤(C)中得到的二氯甲烷反应液在常压下蒸馏回收二氯甲烷，然后在高真空减压条件下蒸馏，收集63?65°C/1.73KPa的馏分，得到2-吡啶甲醛。
[0025]优选地，所述的步骤(13)中11102复合催化剂粉体的浓度为0.05-0.]^/111匕[0026 ]优选地，所述的步骤(b)中在40 °C条件下回流反应3.5h。
[0027]一种MnO2复合催化剂，采用上述的方法制备得到。
[0028]MnO2复合催化剂在制备2-吡啶甲醛中的应用。
[0029]3.有益效果
[0030]相比于现有技术，本发明的有益效果为:
[0031](I)本发明中用酸改性法活化凹凸棒土，使其比表面积显著增大，然后将高锰酸钾吸附固定在凹凸棒土上，得到Μηθ4—_凹凸棒土，将Μηθ4—_凹凸棒土在惰性气体保护下焙烧3-4h后续得到的MnO2-凹凸棒土具有催化活性，为了使得催化剂便于从反应液中分离出来，本发明中用共沉淀法将Fe3O4负载在MnO4+-凹凸棒土，然后进行焙烧得到高活性的MnO2复合催化剂粉体；
[0032](2)本发明中的一种二氧化锰复合催化剂的制备方法，在适宜的条件下将催化剂二氧化猛负载在凹凸棒土-Fe304磁性材料上，成功的将二氧化猛的催化优势与凹凸棒土_Fe3O4磁性材料的快速分离优势结合起来，使得催化剂二氧化锰能回收且可重复利用，负载后的二氧化锰仍保持很高的催化活性，与现有技术相比，大大减少了环境污染，且使产物的后续分离纯化更简单，经减压蒸馏即可得到高纯度的2-吡啶甲醛；
[0033](3)本发明的2-吡啶甲醛的合成方法以负载的活性二氧化锰为催化剂，在适宜的条件下回流反应得到2-吡啶甲醛，反应产率高，催化剂能通过磁沉降法回收利用，二氯甲烷能回收重复利用，减压蒸馏得到的产物纯度高，反应产物中没有催化剂残留，反应成本低，收益高；
[0034](4)本发明的二氧化锰负载方法和2-吡啶甲醛制备方法工艺简单，条件温和易操作，不污染环境且节约成本，适于工业化应用。
【附图说明】
[0035]图1为本发明制备方法的流程示意图；
[0036]图2为本发明中2-吡啶甲醛的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0038]实施例1
[0039]如图1和图2所示，
[0040]一种二氧化锰复合催化剂的制备方法，其步骤为:
[0041 ] (I)将凹凸棒土矿粉与去离子水按质量比1:4混合，搅拌40min，然后静置2h，弃去上层清液以及下层沙土，得到凹凸棒土的悬浊液，将悬浊液离心分离后得到的凹凸棒土置于烘箱中80°C条件下干燥，备用；
[0042](2)将上述步骤中得到的凹凸棒土与2.5mol/L硫酸溶液按质量比1:3混合，在80 V条件下搅拌lh，然后冷却至室温，用去离子水冲洗至中性，于烘箱中80°C条件下烘干研磨，过200目筛，得到酸改性的凹凸棒土 ；
[0043](3)将上述步骤中得到的酸改性的凹凸棒土加入0.15mol/L的高锰酸钾溶液中，高锰酸钾溶液与凹凸棒土的质量比为3:1，在40°C条件下搅拌30min，使凹凸棒土充分吸收高锰酸钾，然后离心分离，用蒸馏水洗涤至中性，随后用无水乙醇洗涤3次，然后将产品置于400C条件下干燥至恒重得到Μηθ4—-凹凸棒土 ；
[0044](4)将上述步骤中得到的MnOf-凹凸棒土加入含Fe2+和Fe3+的饱和混合溶液中，在40°C条件下以250rpm的速度搅拌20min，使凹凸棒土饱和吸附铁Fe2 +和Fe3+，然后滴加
0.5mol/L的氨水溶液，氨水滴加完毕后继续陈化20min，得到MnOf _凹凸棒土-Fe3O4复合材料，其中，Fe2+与Fe3+的摩尔浓度比为1: 2，Μηθ4—_凹凸棒土、铁离子溶液、氨水的质量比为3:1:2；
[0045](5)上述步骤中陈化结束后，用磁分离法将Μηθ4—-凹凸棒土-Fe304复合材料从悬浮液中分离出来，并用蒸馏水洗涤至中性，随后用无水乙醇洗涤3次，然后将产品置于40°C的干燥箱中干燥至恒重；
[0046](6)将上述步骤中的Μηθ4—_凹凸棒土-Fe3O4复合材料置于反应炉中，在惰性气体保护下以4°C/min速度程序升温至250°C焙烧4h，然后自然冷却至室温，得到MnO2复合催化剂；
[0047](7)将上述步骤中得到的MnO2复合催化剂研磨，过200目筛，得到MnO2复合催化剂粉体。
[0048]—种2-吡啶甲醛的合成方法，其步骤为:
[0049 ] (a)将2-吡啶甲醇溶于二氯甲烷中搅拌均匀，其中2-吡啶甲醇的浓度为0.3g/mL;
[0050](b)将上述的MnO2复合催化剂粉体加入步骤(a)中的溶液