[发明专利]吡啶化合物的连续化重氮化反应及其应用

说明书

本发明提供了一种吡啶化合物的连续化重氮化反应及其应用。该连续化重氮化反应包括：将具有结构式I的吡啶化合物和酸混合形成原料A；将亚硝酸钠水溶液和原料A连续输送至连续反应装置中进行重氮化反应，得到吡啶重氮盐，其中连续反应装置包括连续盘管反应器；以及将吡啶重氮盐连续地从连续反应装置中输出至接受容器中，结构式I为：其中，R₁和R₂各自独立地选自H、C1～C5的烷基中的任意一种，酸为氢溴酸、盐酸、硫酸或硝酸。本申请将重氮化反应在包括连续盘管反应器的连续反应装置中实施，降低重氮化反应能耗，且能在一定程度上提高目标产物的产率，另外还具有设备操作简便、工作劳动强度低、安全性高的优势。

技术领域

本发明涉及吡啶化合物的重氮化反应，具体而言，涉及一种吡啶化合物的连续化重氮化反应及其应用。

背景技术

重氮化反应是芳香氨基化合物在酸性条件下与亚硝酸作用生成重氮盐的过程，重氮盐有极强的化学活性，可发生取代、还原、偶合、水解等反应生成各种类型的化合物，在染料、感光材料、医药和农药等行业应用广泛。连续重氮化反应的报道最新也越来越多了，大部分是集中在苯环结构的重氮化研究，关于吡啶类化合物的重氮化反应的报道很少。

吡啶的结构虽然与苯相似都具有芳香性，但是由于氮原子上还有一个SP2杂化轨道没有参与成键，被一对孤对电子所占据，使吡啶环具有碱性；而且吡啶环上的氮原子的电负性较大，对环上电子云密度分布有很大影响，使π电子云向氮原子上偏移，在氮原子周围电子云密度高，而环的其它部分电子云密度高，而环的其他部分电子云密度降低，尤其是邻、对位上降低显著，所以吡啶的芳香性比苯差。

基于上述吡啶的特殊性，其重氮化反应进行相对于苯环结构的重氮化反应的条件要求相对苛刻，必须控制好反应温度、亚硝酸钠和无机酸的用量，需要保证物料良好的混合。另外，由于反应介质对具有强腐蚀性，所以重氮化反应对设备要求较高。

目前，工业上重氮化反应大多数采用搅拌釜间歇工艺，反应在低温下进行，反应时间长，效率低，同时制备的重氮盐需要低温保存，有潜在的安全隐患。国外出现了部分连续重氮化反应装置的专利，但大多基于搅拌方式，对反应的产率提升不大，能源消耗反而增大；基于管式反应器的重氮化反应装置专利也有报道，但大多结构复杂，通用性差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种吡啶化合物的连续化重氮化反应及其应用，以解决现有技术中吡啶化合物的重氮化反应能耗高、产率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种吡啶化合物的连续化重氮化反应，包括：将具有结构式I的吡啶化合物和酸混合形成原料A；将亚硝酸钠水溶液和原料A连续输送至连续反应装置中进行重氮化反应，得到吡啶重氮盐，其中连续反应装置包括连续盘管反应器；以及将吡啶重氮盐连续地从连续反应装置中输出至接受容器中，结构式I为：其中，R₁和R₂各自独立地选自H、C1～C5的烷基中的任意一种，酸为氢溴酸、盐酸、硫酸或硝酸。

进一步地，上述连续反应装置包括一个连续盘管反应器、或依次串联的多个连续盘管反应器、或依次串联的一个或多个连续盘管反应器和一个或多个搅拌式连续反应器。

进一步地，上述吡啶化合物和酸的质量比为11～15g/g，亚硝酸钠水溶液中亚硝酸钠和吡啶化合物的摩尔比为1.5:1～4:1，优选亚硝酸钠水溶液中亚硝酸钠的重量含量为15～40％。

进一步地，上述吡啶化合物和酸在10～35℃下混合，且原料A在降温至10～25℃后再被输送至连续反应装置中。

进一步地，在上述重氮化反应过程中，对连续反应装置进行降温且控制连续反应装置的温度在-20～20℃，优选在-10～0℃，优选对连续反应装置进行外浴降温。

进一步地，上述连续反应装置的停留时间为5～180min，优选为15～20min。