CN103992267A - 一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，包括步骤为：将3-羟基吡啶溶于浓硫酸中，然后缓慢分批加入无水KNO3，升温使反应完全，得到混合物缓慢倾人水中，用固体NaHCO3调节溶液pH至4.5-7.5，静置过夜，过滤，烘干，得3-羟基-2-硝基吡啶。通过上述方式，本发明的3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，该方法采用KNO3代替浓硝酸与浓硫酸组成硝化剂，其优点在于：KNO3可经真空干燥成无水状态，性质稳定，易于保存；无酸雾，可便捷地加到反应器中；与浓硫酸混合后在加热条件下可逐渐生成高纯度的硝酸，可致硝化反应始终平稳地进行，对环境基本不产生污染现象，氧化副反应显著减少，反应安全可控，硝化收率大为提高。

Description

一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法
技术领域
本发明涉及精细有机合成领域，特别是涉及一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法。
背景技术
吡啶是苯环的生物电子等排体，与苯环有着相似的结构和性质，苯分子的一个碳被氮取代，它具有许多特殊的药效和结构特性，3-羟基-2-硝基吡啶的分子量为C5H4N2O3，分子量为140.09，熔点为67-72℃，是一种刺激性物品,传统的制备方法由混酸（浓硫酸和浓硝酸）作为硝化剂来制备3-羟基-2-硝基吡啶，这种制备生产过程中产生大量的酸雾，和氯化氢气体，对环境产生一定程度的伤害，而本发明公开了使用硝酸钾代替传统的浓硫酸和浓硝酸混酸作为硝化剂，操作简单且安全可靠，且反应过程中几乎不产生酸雾和含氮化合物，对环境基本不产生污染，氧化副反应显著减少，反应安全可控，硝化收率大为提高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，该方法公开了使用硝酸钾代替传统的浓硫酸和浓硝酸混酸作为硝化剂，操作简单且安全可靠，且反应过程中几乎不产生酸雾和含氮化合物，对环境基本不产生污染现象，氧化副反应显著减少，反应安全可控，硝化收率大为提高。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，该方法包括步骤为：
（1）将3-羟基吡啶在搅拌下溶于浓硫酸中，然后缓慢分批加入无水KNO3，升温使完全反应，得到反应液。
（2）将上述混合物缓慢倾人水中，直至混合物完全溶解，用固体NaHCO3调节溶液pH至4.5-7.5左右，静置过夜，过滤，烘干，得3-羟基-2-硝基吡啶。
在上述的3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法中，作为优选，步骤（1）中所述3-羟基吡啶与KNO3的摩尔比为1:1.1-1:1.4。
在上述的3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法中，作为优选，步骤（1）中所述升温过程为升温到30℃-60℃。
本发明的有益效果是:采用KNO3代替浓硝酸与浓硫酸组成硝化剂， KNO3可经真空干燥成无水状态，性质稳定，易于保存；无酸雾，可便捷地加到反应器中；与浓硫酸混合后在加热条件下可逐渐生成高纯度的硝酸，几乎不产生氮氧化物，可致硝化反应始终平稳地进行，对环境基本不产生污染现象，氧化副反应显著减少，反应安全可控，硝化收率大为提高。得到的3-羟基-2-硝基吡啶收率高，可以直接进行下一步应用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
提供一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，包括步骤为：
（1）分别取3-羟基吡啶与KNO3四组，其摩尔比为1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4四组。将四组3-羟基吡啶溶于浓硫酸中，然后缓慢分批加入对应无水KNO3，升温至50℃搅拌2小时，得到四组反应液。
（2）将上述反应液倾人水中，直至反应液完全溶解，用固体NaHCO3调节溶液pH至6.5左右，静置过夜，过滤，烘干，得3-羟基-2-硝基吡啶。
如下表所示：反应的物料比对反应收率有着一定的影响。当3-羟基吡啶与KNO3的摩尔比为1:1.2时，反应收率最大。
 
实施例二：
提供一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，包括步骤为：
（1）取3-羟基吡啶与KNO3四组，其摩尔比均为1:1.2。将3-羟基吡啶溶于浓硫酸中，然后缓慢分批加入对应的无水KNO3，分别将四组升温至30℃、40℃、50℃、60℃搅拌2小时，得到四组反应液。
（2）将上述四组反应液倾人水中，直至反应液完全溶解，用固体NaHCO3调节溶液pH至6.5左右，静置过夜，过滤，烘干，得3-羟基-2-硝基吡啶。
如下表所示：反应收率随着反应温度的不同会发生较大的变化。当温度低于40℃时，收率随着温度的升高而升高，当温度高于40℃时，收率随着温度的升高而降低，这是由于温度过高有利于副反应的发生。因此，为减少副反应，降低耗能，反应温度选择40℃左右为宜。
 
实施例三：
提供一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，包括步骤为：
（1）取3-羟基吡啶与KNO3四组，其摩尔比均为1:1.2。将四组3-羟基吡啶溶于浓硫酸中，然后缓慢分批加入对应的无水KNO3，分别将四组升温至40℃搅拌2小时，得到四组反应液。
（2）将上述四组反应液分别倾人水中，直至反应物完全溶解，用固体NaHCO3调节四组溶液的pH值分别为4.5、5.5、6.5、7.5，静置过夜，过滤，烘干，得3-羟基-2-硝基吡啶。
如下表所示：溶液的pH值对收率有着很大的影响。当调节溶液的pH值为6.5时，反应收率最大。所以调节溶液pH选为6.5。当调节pH大于7时，会产生吡啶钠盐，更加溶于水，使产率更加低。
实施例一至三采用单因素逐项考察的方法，对以下反应影响因素进行了实验研究：原料与KNO3的摩尔比、加料温度、pH的调节。
检验结果如下：
提供一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，包括步骤为：
（1）取3-羟基吡啶与KNO3一组，其摩尔比为1:1.2。将3-羟基吡啶溶于浓硫酸中，然后缓慢分批加入对应的无水KNO3，将反应液升温至40℃搅拌2小时，得到反应液。
（2）将上述反应液倾人水中，直至反应液完全溶解，用固体NaHCO3调节反应液的pH值为6.5，静置过夜，过滤，烘干，得3-羟基-2-硝基吡啶。
综上所述，制备2-硝基-3-羟基吡啶的最适宜硝化反应条件为：3-羟基吡啶与KNO3的摩尔比为1:1.2，加料温度：40℃，pH调节至6.5。得到的3-羟基-2-硝基吡啶的收率为49.7%。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，其特征在于，该方法包括步骤为：（1）将3-羟基吡啶在搅拌下溶于浓硫酸中，然后缓慢分批加入无水KNO3，升温使反应完全，得到反应液；（2）将上述反应液倾入水中，直至反应液完全溶于水中，用NaHCO3调节溶液pH，静置过夜，过滤，烘干，得3-羟基-2-硝基吡啶。
2.根据权利要求所述的3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述3-羟基吡啶与KNO3的摩尔比为1:1.1-1:1.4。
3.根据权利要求所述的3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述升温过程为升温到30℃-60℃。
4.根据权利要求所述的3-羟基-2-硝基吡啶的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述pH值为4.5-7.5。
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