本發(fā)明屬于有機(jī)化工的技術(shù)領(lǐng)域，涉及2-氯-5-甲基吡啶的重要中間體吡啶酮氯化加成物的制備方法，更具體地，涉及一種以吡啶酮和氯氣為原料合成吡啶酮氯化加成物,并進(jìn)一步合成了2-氯-5-甲基吡啶，總收率穩(wěn)定在93％以上。本發(fā)明的特點(diǎn)采用了微通道連續(xù)化反應(yīng)，使得反應(yīng)具有較高的選擇性、無(wú)返混、生產(chǎn)成本低、設(shè)備投資少和生產(chǎn)環(huán)境安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

背景技術(shù)：

2-氯-5-甲基吡啶是一種非常有應(yīng)用價(jià)值的有機(jī)中間體，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、精細(xì)化工等領(lǐng)域。

本發(fā)明專利所用原料5-甲基-3,4-二氫吡啶-2(1H)-酮(簡(jiǎn)稱：吡啶酮)，是以US4612377專利所介紹的丙醛嗎啉法工藝制備的，具體合成路線簡(jiǎn)介如下：丙醛和嗎啉在堿性催化下，經(jīng)高溫裂解制備嗎啉基丙醛，再與丙烯酸甲酯反應(yīng)，合成戊酯后，和醋酸銨反應(yīng)制備得到吡啶酮。

本發(fā)明所涉及到的吡啶酮合成吡啶酮氯化加成物,并進(jìn)一步合成了2-氯-5-甲基吡啶的現(xiàn)有工藝為：將20％含量的吡啶酮氯苯液投入反應(yīng)釜內(nèi)，反應(yīng)液先降溫至10-20℃，間歇通入1.05-1.1當(dāng)量的氯氣，通氯過(guò)程放熱劇烈，為確保收率及選擇性必須控制反應(yīng)溫度低于30℃。氯化加成反應(yīng)液在三氯氧磷氯苯液回流條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成2-氯-5-甲基吡啶。通過(guò)回收三氯氧磷及溶劑氯苯，得到2-氯-5-甲基吡啶收率為85％，選擇性95％，副產(chǎn)2，3-二氯-5-甲基吡啶及2，6-二氯-5-甲基吡啶。

US4612377專利中吡啶酮氯化加成工藝為：25％吡啶酮三氯苯液，在50-60℃的條件下通入氯氣，通氯終點(diǎn)根據(jù)反應(yīng)液顏色的變化進(jìn)行判斷。2-氯-5-甲基吡啶反應(yīng)收率以吡啶酮計(jì)為81.3％。

本發(fā)明專利以吡啶酮為起始原料，制備2-氯-5-甲基吡啶的原料吡啶酮氯化加成物，創(chuàng)造性地采用了康寧G1微通道反應(yīng)器連續(xù)化合成，使得吡啶酮氯化加成物的制備更高效，產(chǎn)物選擇性及收率均得到提高，此方法具有生產(chǎn)成本低、原料利用率和產(chǎn)物選擇性較高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種在康寧G1微通道連續(xù)流反應(yīng)器中以吡啶酮為原料制備吡啶酮氯化加成物的方法，與現(xiàn)有的工藝相比較，具有反應(yīng)物濃度高、連續(xù)化生產(chǎn)，且在極短的時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)，具有生產(chǎn)成本低、原料利用率高和產(chǎn)物選擇性較高等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明一種利用微通道反應(yīng)器以吡啶酮為原料制備吡啶酮氯化加成物的方法，按照下述步驟進(jìn)行：

(1)原料的配制：在室溫下，將吡啶酮溶于溶劑中，在不斷的攪拌下，將原料配制成均相溶液；

(2)反應(yīng)過(guò)程中所采用的康寧G1連續(xù)流微通道反應(yīng)器，原料吡啶酮溶液經(jīng)計(jì)量泵打入微通道反應(yīng)器，氯氣流量通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)及針型閥控制，兩股物料在微通道中混合反應(yīng)，在一定的停留時(shí)間后，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)冷卻得到。

其中反應(yīng)溫度為10～100℃，優(yōu)選30～60℃；

其中反應(yīng)壓力為0.2～1.5MPa，優(yōu)選0.5～0.7MPa；

其中反應(yīng)停留時(shí)間為30-240s，優(yōu)選60-90s(以吡啶酮溶液液體流量計(jì)算停留時(shí)間，不計(jì)氯氣所占體積)；

其中進(jìn)料原料吡啶酮溶液的含量為10～70％，優(yōu)選50％～60％，氯苯為溶劑；

氯氣與吡啶酮摩爾比為0.95:1～1.2:1，優(yōu)選1:1～1.05:1；

本發(fā)明的主反應(yīng)方程式為：

本發(fā)明的主要副反應(yīng)方程式為：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，氯化反應(yīng)放熱劇烈，溶劑用量大，釜式反應(yīng)返混嚴(yán)重?zé)o法實(shí)施連續(xù)化，收率低等缺點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化氯化制備吡啶酮氯化加成物的方法，與現(xiàn)有的制備工藝及US4612377專利相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明吡啶酮氯化加成并合成2-氯-5-甲基吡啶兩步收率提高至93％，選擇性達(dá)到98.9％。

2)本發(fā)明使用康寧G1微通道反應(yīng)器，消除了返混，在間歇反應(yīng)的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

3)本發(fā)明采用連續(xù)流的康寧微通道連續(xù)流反應(yīng)器，反應(yīng)時(shí)間從傳統(tǒng)的數(shù)小時(shí)縮短到幾十秒至幾分鐘，顯著提高了反應(yīng)效率。

4)原料與氯氣在微通道中混合極佳，溫度精確控制，消除了局部過(guò)熱現(xiàn)象，反應(yīng)無(wú)返混，抑制了副反應(yīng)的發(fā)生，提高了反應(yīng)選擇性。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此：

實(shí)施例1

原料配制：稱取1000g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應(yīng)過(guò)程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應(yīng)器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.05，在設(shè)定的溫度50℃，壓力0.6Mpa下混合反應(yīng)。通過(guò)調(diào)節(jié)泵的流量來(lái)控制反應(yīng)物料的停留時(shí)間為90s，兩股物料在反應(yīng)模塊內(nèi)混合反應(yīng)；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應(yīng)。

氯化加成反應(yīng)液在三氯氧磷氯苯液回流條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成2-氯-5-甲基吡啶。反應(yīng)液回收三氯氧磷，中和后油水分層，水層用30％重量的氯苯萃取三次，油層合并，脫溶得到2-氯-5-甲基吡啶，以吡啶酮為原料計(jì)收率為93％，選擇性98.9％。

實(shí)施例2

原料配制：稱取1000g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應(yīng)過(guò)程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應(yīng)器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.05，在設(shè)定的溫度20℃，壓力0.4Mpa下混合反應(yīng)。通過(guò)調(diào)節(jié)泵的流量來(lái)控制反應(yīng)物料的停留時(shí)間為150s，兩股物料在反應(yīng)模塊內(nèi)混合反應(yīng)；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應(yīng)。

2-氯-5-甲基吡啶合成過(guò)程同實(shí)施例1，以吡啶酮為原料計(jì)收率為89％，選擇性98.8％。

實(shí)施例3

原料配制：稱取1000g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應(yīng)過(guò)程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應(yīng)器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.15，在設(shè)定的溫度70℃，壓力0.8Mpa下混合反應(yīng)。通過(guò)調(diào)節(jié)泵的流量來(lái)控制反應(yīng)物料的停留時(shí)間為90s，兩股物料在反應(yīng)模塊內(nèi)混合反應(yīng)；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應(yīng)。

2-氯-5-甲基吡啶合成過(guò)程同實(shí)施例1，以吡啶酮為原料計(jì)收率為86.5％，選擇性97.8％。

實(shí)施例4

原料配制：稱取500g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有1000g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解待用。反應(yīng)過(guò)程中采用康寧G1連續(xù)流微通道反應(yīng)器，原料吡啶酮氯苯液與氯氣按照mol比1：1.05，在設(shè)定的溫度70℃，壓力0.8Mpa下混合反應(yīng)。通過(guò)調(diào)節(jié)泵的流量來(lái)控制反應(yīng)物料的停留時(shí)間為30s，兩股物料在反應(yīng)模塊內(nèi)混合反應(yīng)；氯化產(chǎn)物連續(xù)出料收集用于下一步反應(yīng)。

2-氯-5-甲基吡啶合成過(guò)程同實(shí)施例1，以吡啶酮為原料計(jì)收率為88.5％，選擇性98.7％。

實(shí)施例5

稱取100g含量95％的吡啶酮，將其投入裝有400g氯苯的四口瓶中，攪拌使其完全溶解。降溫至20℃，開始向反應(yīng)液中通入氯氣20L/h左右，冰水降溫控制反應(yīng)小于30℃，通氯時(shí)間約1h。通氯終點(diǎn)，反應(yīng)液會(huì)由淡黃色變?yōu)榱咙S色，反應(yīng)基本無(wú)放熱，通過(guò)稱重反應(yīng)液增重控制原料吡啶酮氯苯液與氯氣mol比1：(1.05±0.02)。

2-氯-5-甲基吡啶合成過(guò)程同實(shí)施例1，以吡啶酮為原料計(jì)收率為84.5％，選擇性95.3％。