本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域,具體地說(shuō),涉及一種化工中間體的合成方法,更具體地說(shuō),涉及一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法及其分離純化方法。
背景技術(shù):吡啶類化合物是目前雜環(huán)化合物中開(kāi)發(fā)應(yīng)用范圍最廣的品種之一,作為一種重要的精細(xì)化工原料,其衍生物主要有烷基吡啶、鹵代吡啶、氨基吡啶、溴吡啶、甲基吡啶、碘吡啶、氯吡啶、硝基吡啶、羥基吡啶、芐基吡啶、乙基吡啶、氰基吡啶、氟吡啶、二氫吡啶等,其中農(nóng)藥占吡啶系列產(chǎn)品消費(fèi)總量的50%左右,飼料添加劑約為30%,醫(yī)藥及其他領(lǐng)域占20%。吡啶堿類化合物是有機(jī)合成工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、橡膠工業(yè)和農(nóng)業(yè)化學(xué)制品工業(yè)的重要原料,產(chǎn)量較大的吡啶堿主要包括:吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶。吡啶是含有一個(gè)氮雜原子的六元雜環(huán)化合物,其沸點(diǎn)為115.3℃,熔點(diǎn)為-41.6℃,在醫(yī)藥工業(yè)中用于合成2-氨基吡啶,農(nóng)藥工業(yè)中作為制造除草劑和殺蟲(chóng)劑的原料,在紡織染料中用于制造防水劑和表面活性劑。2-甲基吡啶在工業(yè)上主要用途是作為制造丁吡膠乳的原料。4-甲基吡啶主要用于制藥工業(yè)中生產(chǎn)雷米封,和2-甲基吡啶有相似的性質(zhì)。由于天然吡啶堿含量低、成分復(fù)雜、分離提純比較困難和受資源利用的限制等原因,而遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了工農(nóng)業(yè)各方面的發(fā)展需要,因而使吡啶堿的生產(chǎn)建立起以煤焦油及乙醛、乙炔等為原料的混合型吡啶堿生產(chǎn)體系。在常壓和350-500℃條件下,乙醛(三聚乙醛)和氨的氣相脫水、脫氨和環(huán)合的催化反應(yīng),它的主要產(chǎn)品是2-甲基吡啶、4-甲基吡啶和其他吡啶堿化合物的混合物。經(jīng)檢索,中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N1506353A,申請(qǐng)日為2002年12月11日的發(fā)明專利公開(kāi)了一種吡啶和甲基吡啶的制備方法,該發(fā)明在氣相下,以氨、甲醛和乙醛為原料,以經(jīng)硅化合物或鍺化合物及其混合物有機(jī)溶液改性的分子篩為催化劑合成吡啶和甲基吡啶,解決了以往技術(shù)中分子篩催化氨、羰基化合物時(shí)存在產(chǎn)物吡啶和甲基吡啶的選擇性及收率較低的問(wèn)題。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N1886195A,申請(qǐng)日為2003年12月31日的發(fā)明專利公開(kāi)了合成2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的催化劑以及制備2-甲基吡啶和4-甲基吡啶及催化劑的方法,該發(fā)明中的催化劑包含在硅膠、氧化鋁等載體上的雜多酸,該發(fā)明制備2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的方法為在催化劑的存在下,加熱將乙醛和氨反應(yīng)得到。但是得到的吡啶和甲基吡啶是以混合物形式存在,目前市場(chǎng)上常有2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶的混合物,其中2-甲基吡啶含量為90%左右,吡啶含量為6%左右,4-甲基吡啶含量為4%左右,由于2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶的性質(zhì)非常接近,因此這樣的組分很難分離提純,其應(yīng)用受到限制,無(wú)法滿足制藥工業(yè)和農(nóng)業(yè)對(duì)中間體純度的要求,為了充分利用這類混合物,需要研究一種分離純化2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶混合物的方法,使其各組分都能得到有效的利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:1.要解決的問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶混合物很難分離的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法及其分離純化方法,將吡啶堿混合物在合適的條件下與氨基鈉反應(yīng),然后進(jìn)行水解反應(yīng)得到2-氨基-4-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-6-甲基吡啶的混合物,根據(jù)混合物中各個(gè)組分的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)不同,將2-氨基-4-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-6-甲基吡啶逐一分離出來(lái)得到高純度的2-氨基-4-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-6-甲基吡啶。2.技術(shù)方案為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法,其步驟為:(a)將二甲苯加入反應(yīng)瓶中,然后將吡啶堿混合物通過(guò)恒壓漏斗加入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,其中二甲苯與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為(2-3):1;(b)將步驟(a)中的反應(yīng)瓶加熱至80-135℃進(jìn)行回流脫水反應(yīng);(c)步驟(b)中的脫水反應(yīng)結(jié)束后將其冷卻至室溫,將氨基鈉加入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,然后進(jìn)行微回流反應(yīng),其中氨基鈉與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:(1-1.5);(d)步驟(c)中的微回流反應(yīng)結(jié)束后,在不斷攪拌的條件下將水滴加入反應(yīng)瓶中進(jìn)行水解反應(yīng),其中水與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:(2-3);(e)步驟(d)中的水解反應(yīng)結(jié)束后,停止攪拌并靜置,水相與二甲苯分層,得到氨基吡啶混合物溶解在有機(jī)相中。優(yōu)選地,所述的吡啶堿混合物為由2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶組成的混合物。優(yōu)選地,所述的步驟(a)中二甲苯中不含有鐵離子和水。優(yōu)選地,所述的步驟(c)中氨基鈉的加入速度為10-20g/min。優(yōu)選地,所述的步驟(d)中水的滴加速度為7-14g/min,水解反應(yīng)時(shí)間為0.5-1h。上述的一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的分離純化方法,其步驟為:(1)將上述步驟(e)中的水相與二甲苯有機(jī)相分離,將得到的有機(jī)相先濃縮至原來(lái)體積的1/3-2/3,然后冷卻至93-99℃并保溫2-3h,有固體析出;(2)將步驟(1)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-4-甲基吡啶,將濾液降溫至57-63℃并保溫2-3h,有固體析出;(3)將步驟(2)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基吡啶,將濾液降溫至18-23℃并保溫2-3h,有固體析出;(4)將步驟(3)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-6-甲基吡啶,收集濾液;(5)將步驟(4)中的濾液蒸餾回收二甲苯。優(yōu)選地,所述的步驟(1)中將得到的有機(jī)相冷卻至98℃并保溫2h。優(yōu)選地,所述的步驟(2)中將濾液降溫至62℃并保溫2h。3.有益效果相比于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的有益效果為:(1)本發(fā)明的一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法,能充分利用由2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶組成的吡啶堿混合物,通過(guò)氨化反應(yīng)、水解反應(yīng)和合適的分離純化得到高純度的2-氨基-6-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-4-甲基吡啶的單體,能滿足醫(yī)藥合成領(lǐng)域?qū)χ虚g體純度的要求;(2)本發(fā)明的一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法,能將目前市場(chǎng)上當(dāng)做廢溶劑處理的吡啶堿混合物在溫和的條件下反應(yīng)生成高純度的、有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化工中間體原料,變廢為寶,避免了環(huán)境污染;(3)本發(fā)明的一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法,先用二甲苯將吡啶堿混合物進(jìn)行脫水反應(yīng),以保證后續(xù)氨化反應(yīng)的產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率,通過(guò)控制氨基鈉和水的滴加速度,使得氨化反應(yīng)和水解反應(yīng)進(jìn)行的更徹底,反應(yīng)產(chǎn)率和得到的氨基吡啶產(chǎn)物的純度均能高于99%,是一種綠色環(huán)保的合成工藝,成本低,收益高,具有廣闊的應(yīng)用前景;(4)本發(fā)明中的一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的分離純化方法,根據(jù)產(chǎn)物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)不同,結(jié)合它們晶體生長(zhǎng)特性,利用降溫分離的方法,將三種產(chǎn)物依次分離出來(lái),工藝簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)合理,操作方便,分離得到的2-氨基-6-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-4-甲基吡啶的單體純度均高于99%,且品質(zhì)與市售的單一原料相比沒(méi)有區(qū)別。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明合成方法的流程示意圖;圖2為本發(fā)明的6種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、2-甲基吡啶;2、吡啶;3、4-甲基吡啶;4、2-氨基-6-甲基吡啶;5、2-氨基吡啶;6、2-氨基-4-甲基吡啶。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。實(shí)施例1如圖1所示,一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法,其步驟為:(a)將二甲苯(不含鐵離子和水)加入反應(yīng)瓶中,然后將由2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶組成的吡啶堿混合物通過(guò)恒壓漏斗加入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,其中二甲苯與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為2.5:1,吡啶堿混合物中2-甲基吡啶占總質(zhì)量90%、吡啶為6%、4-甲基吡啶4%;(b)將步驟(a)中的反應(yīng)瓶慢慢加熱至80℃進(jìn)行回流脫水反應(yīng)直至反應(yīng)瓶中無(wú)水滴產(chǎn)生;(c)步驟(b)中的脫水反應(yīng)結(jié)束后將其冷卻至室溫,將氨基鈉加入(加入速度為10g/min)入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,然后進(jìn)行微回流反應(yīng),其中氨基鈉與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:1.13;(d)步驟(c)中的微回流反應(yīng)結(jié)束后,在不斷攪拌的條件下將水滴加(滴加速度為7g/min)入反應(yīng)瓶中進(jìn)行水解反應(yīng),水解反應(yīng)時(shí)間為1h,其中水與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:2.3;(e)步驟(d)中的水解反應(yīng)結(jié)束后,停止攪拌并靜置,水相與二甲苯分層,得到氨基吡啶混合物溶解在有機(jī)相中。上述的一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的分離純化方法,其步驟為:(1)將上述步驟(e)中的水相與二甲苯分離,將得到的有機(jī)相先濃縮至原來(lái)體積的1/3,回收二甲苯,然后將有機(jī)相冷卻至98℃并保溫2h,有固體析出;(2)將步驟(1)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-4-甲基吡啶,將濾液降溫至62℃并保溫2h,有固體析出;(3)將步驟(2)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基吡啶,將濾液降溫至18℃并保溫1h,有固體析出;(4)將步驟(3)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-6-甲基吡啶,收集濾液;(5)將步驟(4)中的濾液蒸餾回收二甲苯。本實(shí)施例中反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為95%,得到的三種產(chǎn)物2-氨基-4-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-6-甲基吡啶,經(jīng)氣相色譜分析,三種產(chǎn)物的純度為分別為99%,99.5%和99%。實(shí)施例2一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法,其步驟為:(a)將二甲苯(不含鐵離子)加入反應(yīng)瓶中,然后將由2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶組成的吡啶堿混合物通過(guò)恒壓漏斗加入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,其中二甲苯與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為2:1,吡啶堿混合物中2-甲基吡啶占總質(zhì)量82%、吡啶為11%、4-甲基吡啶7%;(b)將步驟(a)中的反應(yīng)瓶慢慢加熱至100℃進(jìn)行回流脫水反應(yīng)直至反應(yīng)瓶中無(wú)水滴產(chǎn)生;(c)步驟(b)中的脫水反應(yīng)結(jié)束后將其冷卻至室溫,將氨基鈉以15g/min的速度加入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,然后進(jìn)行微回流反應(yīng),其中氨基鈉與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:1;(d)步驟(c)中的微回流反應(yīng)結(jié)束后,在不斷攪拌的條件下將水滴加(滴加速度為10g/min)入反應(yīng)瓶中進(jìn)行水解反應(yīng),水解反應(yīng)時(shí)間為0.5h,其中水與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:2;(e)步驟(d)中的水解反應(yīng)結(jié)束后,停止攪拌并靜置,水相與二甲苯分層,得到氨基吡啶混合物溶解在有機(jī)相中。上述的一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的分離純化方法,其步驟為:(1)將上述步驟(e)中的水相與二甲苯分離,將得到的有機(jī)相先濃縮至原來(lái)體積的2/3,然后冷卻至93℃并保溫1h,有固體析出;(2)將步驟(1)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-4-甲基吡啶,將濾液降溫至57℃并保溫1h,有固體析出;(3)將步驟(2)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基吡啶,將濾液降溫至20℃并保溫2h,有固體析出;(4)將步驟(3)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-6-甲基吡啶,收集濾液;(5)將步驟(4)中的濾液蒸餾回收二甲苯。本實(shí)施例中反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為98%,得到的三種產(chǎn)物2-氨基-4-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-6-甲基吡啶,經(jīng)氣相色譜分析,三種產(chǎn)物的純度為分別為99.7%,99.1%和99.3%。實(shí)施例3一種由吡啶堿混合物合成氨基吡啶的方法,其步驟為:(a)將二甲苯(不含鐵離子)加入反應(yīng)瓶中,然后將由2-甲基吡啶、吡啶和4-甲基吡啶組成的吡啶堿混合物通過(guò)恒壓漏斗加入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,其中二甲苯與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為3:1,吡啶堿混合物中2-甲基吡啶占總質(zhì)量55%、吡啶為28%、4-甲基吡啶17%;(b)將步驟(a)中的反應(yīng)瓶慢慢加熱至135℃進(jìn)行回流脫水反應(yīng)直至反應(yīng)瓶中無(wú)水滴產(chǎn)生;(c)步驟(b)中的脫水反應(yīng)結(jié)束后將其冷卻至室溫,將氨基鈉以20g/min的速度加入反應(yīng)瓶中攪拌均勻,然后進(jìn)行微回流反應(yīng),其中氨基鈉與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:1.5;(d)步驟(c)中的微回流反應(yīng)結(jié)束后,在不斷攪拌的條件下將水滴加(滴加速度為14g/min)入反應(yīng)瓶中進(jìn)行水解反應(yīng),水解反應(yīng)時(shí)間為0.8h,其中水與吡啶堿混合物的質(zhì)量比為1:3;(e)步驟(d)中的水解反應(yīng)結(jié)束后,停止攪拌并靜置,水相與二甲苯分層,得到氨基吡啶混合物溶解在有機(jī)相中。(1)將上述步驟(e)中的水相與二甲苯分離,將得到的有機(jī)相先濃縮至原來(lái)體積的1/3,然后冷卻至99℃并保溫3h,有固體析出;(2)將步驟(1)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-4-甲基吡啶,將濾液降溫至63℃并保溫3h,有固體析出;(3)將步驟(2)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基吡啶,將濾液降溫至23℃并保溫3h,有固體析出;(4)將步驟(3)中的固液混合物過(guò)濾分離,得到的固體為2-氨基-6-甲基吡啶,收集濾液;(5)將步驟(4)中的濾液蒸餾回收二甲苯。本實(shí)施例中反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為96%,得到的三種產(chǎn)物2-氨基-4-甲基吡啶、2-氨基吡啶和2-氨基-6-甲基吡啶,經(jīng)氣相色譜分析,三種產(chǎn)物的純度為分別為99.4%,99.6%和99.1%。