[发明专利]一种3-甲基吡啶的合成方法

说明书

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-甲基吡啶，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-甲基吡啶。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℃、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、季鏻盐离子、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℃，反应压力优选控制在3.0-10MPa。

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。

具体实施方式

实施例1

称取二正丁基醋酸铵离子液体250g，备用。