CN100460393C - 2，3-二甲基吡啶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的2，3-二甲基吡啶的制备方法，包括以下步骤：制备含有酸度调节剂的磷酸铵复合第五周期过渡金属氯化物的复合物为催化剂，以丙烯醇、丁酮和氨气为原料，在固定床催化反应器中，于250～400℃，进行催化成环反应生成目标粗产物，粗产物经饱和氯化钠洗涤，分去水层，然后精馏得2，3-二甲基吡啶。本发明中催化剂经活化再生，可以循环使用。该方法操作简便，对设备要求低，主、副产品易分离，色泽好，纯度高，收率可达35%以上。
Description
技术领域
本发明涉及2，3-二甲基吡啶的制备方法。
背景技术
2，3-二甲基吡啶是制备治疗消化道溃疡的H+/K+-ATP酶抑制剂兰索拉唑和雷贝拉唑的中间体。现有2，3-二甲基吡啶的制备方法主要有以下几种：
方法一，以甲醛、乙醛和丁酮为原料气相催化合成，(EP0131887)，该方法反应催化剂为ZSM-5分子筛，收率仅为10％；方法二，是以丁酮和丙烯腈为原料，以乙二醇和氢氧化钾的溶液为液相催化剂，先反应生成腈乙基丁酮，再以Pd/Al2O3为催化剂成环制得，(高等学校化学学报，1984，5(4)：499)，该方法中腈乙基丁酮收率极低，主要产物是二腈乙基丁酮；方法三，是以丙烯醇、丁酮和氨气为原料，以Cd3(PO4)2为催化剂气相催化合成，(J.Pharm.Soc.Japan，1955，75：1496)，收率也比较低，只有24％，主要副产物是3-甲基吡啶和2-乙基吡啶，而且催化剂寿命短，再生困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种收率较高、成本较低，具有工业化意义的制备2，3-二甲基吡啶的方法。
本发明的2，3-二甲基吡啶的制备方法，包括如下步骤：
1)将活性白土在300～600℃下烘制8～12小时，将其与酸度调节剂混合，再加入第五周期副族过渡金属氯化物和蒸馏水，搅拌得到混合物，然后将用蒸馏水溶解的(NH4)3PO4·3H2O晶体缓慢滴入到混合物中，抽滤，洗涤滤饼并烘干成型，再在400～650℃焙烧8～12小时，得到复合催化剂，其中，活性白土与(NH4)3PO4·3H2O的重量比为3.5～5.5:1，酸性调节剂与(NH4)3PO4·3H2O的重量比为0.15～0.75:1，第五周期副族过渡金属氯化物与(NH4)3PO4·3H2O的重量比为1～2.0:1；
2)将复合催化剂放入固定床反应器中，向固定床反应器通入丙烯醇和丁酮的混合液以及氨气，于250～400℃下进行连续催化成环反应，生成目标粗产物，粗产物经饱和氯化钠洗涤，分去水层，精馏得纯品，丙烯醇与丁酮的摩尔比为1:1，通入氨气的速度为100～300mL/min，混合液与氨气的进料速度比为1:500～1000。
为了进一步降低成本，提高催化剂使用寿命，本发明还进一步提出了催化剂的活化再生方法，过程为将固定床反应器床层温度升至350℃～500℃，同时通入空气或氧气以及体积浓度为5～10％的甲醇或乙醇的水溶液至少3.5小时，空气或氧气的进气速度为100～200mL/min，甲醇或乙醇水溶液的通入速度为0.1～0.5mL/min，然后停止通入空气或氧气以及甲醇或乙醇的水溶液，改通氮气至少3小时，氮气通入速度为100mL～200mL/min，最后通入氨气活化，氨气速度为100mL～200mL/min。再生催化剂可直接用于进行催化成环反应制备2，3-二甲基吡啶。
本发明制备方法中：
步骤1)所用的酸性调节剂为碱性氧化铝或碱性氧化硅，第五周期副族过渡金属氯化物为氯化钼、氯化钌、氯化铑、氯化钯或氯化镉；
本发明的有益效果在于：
本发明制备工艺简单，原料成本低，对设备要求低，主、副产品易分离，色泽好，纯度高，收率高，收率可达35％以上，同时催化剂可以再生利用，使得生产效率高，具有工业化意义。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
1)称取100g活性白土先在300℃下烘制12小时，冷却后和2.8g碱性氧化铝倒入1000mL烧瓶中，再加入36.8g氯化钯固体及350mL蒸馏水，搅拌得到混合物，称取18.5g(NH4)3PO4·3H2O晶体溶解于100mL蒸馏水中，搅拌下缓慢将其滴入盛有混合物的烧瓶中，搅拌30min，抽滤，并用4×200mL蒸馏水洗涤滤饼，滤饼烘干后成型，再在400℃焙烧12小时即得到复合催化剂；
2)将复合催化剂放入固定床反应器中，分别量取1026mL(15mol)丙烯醇和1338mL(15mol)丁酮倒入干净容器中，摇荡混和均匀，向固定床反应器通入丙烯醇和丁酮的混合液以及氨气，氨气的速度为300mL/min，混合液的速度为0.3mL/min，温度调至400℃，进行催化成环反应至反应器出液口没有液体流出，生成粗产物，粗品的气相分析含量为22.6％，含2，3-二甲基吡啶约641g，用1000ml饱和氯化钠水溶液洗涤，干燥后，减压精馏得到含量98.5％以上的2，3-二甲基吡啶574.6g，收率35.8％；
3)催化剂活化再生
将固定床反应器床层温度升至350℃，通入氧气和体积浓度为5％甲醇的水溶液，氧气速度控制在150mL/min，甲醇水溶液的速度为0.5mL/min，3.5小时后停止通入氧气和甲醇的水溶液，改通氮气，氮气的通入速度为100mL/min，3小时后改通氨气活化3小时，氨气进样速度控制在200mL/min。活化完毕，得到再生的复合催化剂。
实施例2
1)称取82.3g活性白土先在450℃下烘制10小时，冷却后和7.4g碱性氧化硅倒入1000mL烧瓶中，再加入27.6g氯化铑固体及350mL蒸馏水，搅拌得到混合物，称取18.5g(NH4)3PO4·3H2O晶体溶解于100mL蒸馏水中，搅拌下缓慢将其滴入盛有混合物的烧瓶中，搅拌30min，抽滤，并用4×200mL蒸馏水洗涤滤饼，滤饼烘干后成型，再在525℃焙烧10小时即得到复合催化剂；
2)将复合催化剂放入固定床反应器中，分别量取1026mL(15mol)丙烯醇和1338mL(15mol)丁酮倒入干净容器中，摇荡混和均匀，向固定床反应器通入丙烯醇和丁酮的混合液以及氨气，氨气的速度为150mL/min，混合液的速度为0.2mL/min，温度调至325℃，进行催化成环反应至反应器出液口没有液体流出，生成粗产物，粗品的气相分析含量为23.5％，含2，3-二甲基吡啶约650g，用1000ml饱和氯化钠水溶液洗涤，干燥后，减压精馏得到含量98.5％以上的2，3-二甲基吡啶575.9g，收率35.9％；
3)催化剂活化再生
将固定床反应器床层温度升至425℃，通入氧气和体积浓度为5％甲醇的水溶液，氧气速度控制在100mL/min，甲醇水溶液的速度为0.25mL/min，3.5小时后停止通入氧气和甲醇的水溶液，改通氮气，氮气的通入速度为150mL/min，3小时后改通氨气活化3小时，氨气进样速度控制在150mL/min。活化完毕，得到再生的复合催化剂。
实施例3
1)称取64.8g活性白土先在600℃下烘制8小时，冷却后和13.8g碱性氧化铝倒入1000mL烧瓶中，再加入18.6g氯化镉固体及350mL蒸馏水，搅拌得到混合物，称取18.5g(NH4)3PO4·3H2O晶体溶解于100mL蒸馏水中，搅拌下缓慢将其滴入盛有混合物的烧瓶中，搅拌30min，抽滤，并用4×200mL蒸馏水洗涤滤饼，滤饼烘干后成型，再在650℃焙烧8小时即得到复合催化剂。
2)将复合催化剂放入固定床反应器中，分别量取1026mL(15mol)丙烯醇和1338mL(15mol)丁酮倒入干净容器中，摇荡混和均匀，向固定床反应器通入丙烯醇和丁酮的混合液以及氨气，氨气的速度为50mL/min，混合液的速度为0.1mL/min，温度调至250℃，进行催化成环反应至反应器出液口没有液体流出，生成粗产物，粗品的气相分析含量为22.7％，含2，3-二甲基吡啶约645g，用1000ml饱和氯化钠水溶液洗涤，干燥后，减压精馏得到含量98.5％以上的2，3-二甲基吡啶580.1g，收率36.1％。
3)催化剂活化再生
将固定床反应器床层温度升至500℃，通入空气和体积浓度为5％乙醇的水溶液，空气速度控制在200mL/min，乙醇水溶液的速度为0.1mL/min，3.5小时后停止通入氧气和甲醇的水溶液，改通氮气，氮气的通入速度为200mL/min，3小时后改通氨气活化3小时，氨气进样速度控制在100mL/min。活化完毕，得到再生的复合催化剂。
实施例4
用再生催化剂进行催化成环反应
将复合催化剂放入固定床反应器中，分别量取1026mL(15mol)丙烯醇和1338mL(15mol)丁酮倒入干净容器中，摇荡混和均匀，向固定床反应器通入丙烯醇和丁酮的混合液以及氨气，氨气的速度为300mL/min，混合液的速度为0.3mL/min，温度调至400℃，进行催化成环反应至反应器出液口没有液体流出，生成粗产物，粗品的气相分析含量为22.5％，含2，3-二甲基吡啶约655g，用1000ml饱和氯化钠水溶液洗涤，干燥后，减压精馏得到含量98.5％以上的2，3-二甲基吡啶572.1g，收率35.6％。
实施例5
用再生催化剂进行催化成环反应
将复合催化剂放入固定床反应器中，分别量取1026mL(15mol)丙烯醇和1338mL(15mol)丁酮倒入干净容器中，摇荡混和均匀，向固定床反应器通入丙烯醇和丁酮的混合液以及氨气，氨气的速度为150mL/min，混合液的速度为0.2mL/min，温度调至350℃，进行催化成环反应至反应器出液口没有液体流出，生成粗产物，粗品的气相分析含量为23.5％，含2，3-二甲基吡啶约650g，用1000ml饱和氯化钠水溶液洗涤，干燥后，减压精馏得到含量98.5％以上的2，3-二甲基吡啶575.3g，收率35.8％。
Claims (3)
1.2，3-二甲基吡啶的制备方法，依次包括如下步骤：
1)将活性白土在300～600℃下烘制8～12小时，将其与酸度调节剂混合，再加入第五周期副族过渡金属氯化物和蒸馏水，搅拌得到混合物，然后将用蒸馏水溶解的(NH4)3PO4·3H2O晶体缓慢滴入到混合物中，抽滤，洗涤滤饼并烘干成型，再在400～650℃焙烧8～12小时，得到复合催化剂，其中，活性白土与(NH4)3PO4·3H2O的重量比为3.5～5.5:1，酸度调节剂与(NH4)3PO4·3H2O的重量比为0.15～0.75:1，第五周期副族过渡金属氯化物与(NH4)3PO4·3H2O的重量比为1～2.0:1，所用的酸度调节剂为碱性氧化铝或碱性氧化硅；
2)将复合催化剂放入固定床反应器中，向固定床反应器通入丙烯醇和丁酮的混合液以及氨气，于250～400℃下进行连续催化成环反应，生成目标粗产物，粗产物经饱和氯化钠洗涤，分去水层，精馏得纯品，丙烯醇与丁酮的摩尔比为1:1，通入氨气的速度为100～300mL/min，混合液与氨气的进料速度比为1:500～1000。
2.按权利要求1所述的2，3-二甲基吡啶的制备方法，其特征在于还包括催化剂活化再生，过程为将固定床反应器床层温度升至350℃～500℃，同时通入空气或氧气以及体积浓度为5～10％的甲醇或乙醇的水溶液至少3.5小时，空气或氧气的进气速度为100～200mL/min，甲醇或乙醇水溶液的通入速度为0.1～0.5mL/min；然后停止通入空气或氧气以及甲醇或乙醇的水溶液，改通氮气至少3小时，氮气通入速度为100mL～200mL/min，最后通入氨气活化，氨气速度为100mL～200mL/min。
3.按权利要求1或2所述的2，3-二甲基吡啶的制备方法，其特征在于步骤1)所用的第五周期副族过渡金属氯化物为氯化钼、氯化钌、氯化铑、氯化钯或氯化镉。
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