CN1772737A - 一种2－吡啶甲酸铬的合成方法 - Google Patents

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田艳青
李德宝
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Abstract

一种2－吡啶甲酸铬的合成方法是2－甲基吡啶氧化为2－吡啶甲酸，分离出副产物三氧化二铬和芒硝，与三价铬盐发生络合反应，生成2－吡啶甲酸铬。本发明具有工艺过程操作简单，该方法原料价格便宜，反应副产物附加经济价值高，降低了原料成本，工艺操作简单，反应条件温和，节省了反应时间，同时大大降低了能耗及成本，也能提高收率，易于生产应用。

Description

一种2-吡啶甲酸铬的合成方法
技术领域
本发明属于一种2-吡啶甲酸铬的合成方法。
背景技术
2-吡啶甲酸及其衍生物表现出显著的生理活性，广泛用于医药、农业及日用化学品中。2-吡啶甲酸铬不仅是一种效果好、有潜力的饲料添加剂，还可以用作治疗糖尿病的辅助药物和减肥药物。
目前，2-吡啶甲酸铬的合成一般以2-甲基吡啶为原料，经过氧化、酸化制备2-吡啶羧酸，处理后再在碱性条件下与三氯化铬进行络合而制备，但2-吡啶羧酸的处理很麻烦，而且会损失产品，影响产率。反应耗时长，能耗多，收率低，成本高。
工业上2-吡啶甲酸可以在有催化剂或无催化剂条件下，通过液相或气相氧化制备。
液相氧化通常可用强氧化剂如高锰酸钾、硝酸等计量氧化或氧气催化氧化制得。用高锰酸钾计量氧化甲基吡啶可得吡啶甲酸。文献(王之德.天然气化工，1992，(4)：47-49.)将2-甲基吡啶与水混合，加热至80℃，分次加入氧化剂高锰酸钾，然后于85～90℃搅拌，反应结束后经调节滤液pH、活性炭脱色过滤、减压蒸干、抽提、重结晶，得到成品2-吡啶甲酸，该方法氧化剂高锰酸钾价格较高。
以硝酸为氧化剂液相氧化甲基吡啶可制备吡啶甲酸。文献(GB718007，1954.)报道了在超高压下同时以硝酸和氧气氧化烷基吡啶制吡啶甲酸，所用50％的硝酸用量是无氧气氧化时计算量的40～50％，O2的量至少是单独用氧气氧化时的理论计算量。反应在5～40MPa、150～300℃进行，可氧化单、双和三烷基吡啶，如甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、可力丁(2，4，6-三甲基吡啶)，分别得到吡啶单、双和多酸，双酸和多酸经脱羧后可得到吡啶甲酸。该方法在高温高压下进行，反应条件要求较高。
以钴、锰的醋酸盐为催化剂，分子氧为氧源，液相催化氧化甲基吡啶的报道亦较多。文献(Hanotier Jacques，Hanotier Bridoux，Monique GS，et al.GE2242386，1974.)报道了以醋酸钴为催化剂、醋酸作溶剂，加入乙醛助剂，在1MPa，60℃下氧化2-甲基吡啶，选择性可达100％，收率95％。文献(BhattacharyyaD，Guha DK，RoyAN，et al.Indian Chem.Engin.，1983，24(1)：46-49.)以醋酸钴、醋酸锰、溴化钾作催化剂，在200℃，2.1MPa压力下，以分子氧为氧化剂氧化2、3、4-甲基吡啶制备吡啶甲酸，其转化率分别为27.1％、57.0％、66.2％。该方法同样温度压力较高。
文献(Ronny Neumann，Yoel Sasson.J.Org.Chem.，1984(49)：1282-1284.)以叔丁基氧钾为碱，聚乙二醇(PEG)为相转移催化剂，在非极性溶剂(如苯)中氧化甲基吡啶，在氧压7.5MPa，室温下反应2h，2、3、4-甲基吡啶的转化率分别为30％、36％、48％。相转移催化剂的分子量对催化活性有很大的影响，分子量越大，转化率越高。以18-冠-6作催化剂，其催化活性比较好，但却低于分子量大的聚乙二醇。此方法反应压力较高，原料转化率也比较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种原料成本低，反应条件温和的一种2-吡啶甲酸铬的合成方法。
本发明制备2-吡啶甲酸铬的工艺过程包括：2-甲基吡啶氧化为2-吡啶甲酸，分离出副产物三氧化二铬和芒硝，与三价铬盐发生络合反应，生成2-吡啶甲酸铬。
本发明具体的合成方法包括如下步骤：
(1)、2-吡啶甲酸的合成
按2-甲基吡啶与浓度为45wt％-70wt％的硫酸溶液的体积比为1∶1-10将2-甲基吡啶加入硫酸溶液中，配成2-甲基吡啶的硫酸溶液；按氧化剂∶硫酸摩尔比为1∶1.5-30，将氧化剂加入浓度为45wt％-70wt％的硫酸水溶液中，搅拌加热到90℃-114℃后，按2-甲基吡啶与氧化剂的摩尔比为1∶1.1-4.0，加入2-甲基吡啶的硫酸溶液进行反应，反应时间为3-10小时；
(2)、分离2-吡啶甲酸与副产物
按低碳醇∶氧化剂摩尔比为0.6-3∶1，将低碳醇滴加到反应液中反应，加入氢氧化钠溶液调节PH值为8-12，加热回流，沉淀过滤分离出副产物三价铬盐，得到含2-吡啶甲酸钠的滤液；
(3)、2-吡啶甲酸铬的合成
调节含2-吡啶甲酸钠溶液的PH值至5-9，加热后滴加入水溶性三价铬盐溶液，三价铬盐的加入量是使反应体系PH值不小于5，反应时间为1-3小时，有紫红色沉淀生成，过滤，用去离子水洗涤，得到2-吡啶甲酸铬，滤液析出芒硝。
如上所述的氧化剂为铬酐、重铬酸钠的一种或其混合物。
如上所述的第(3)步中的三价铬盐为水溶性三价铬盐，如硝酸铬、硫酸铬、氯化铬等。
本发明与现有技术相比具有如下优点：该方法原料价格便宜，反应副产物附加经济价值高，降低了原料成本，工艺操作简单，反应条件温和，节省了反应时间，同时大大降低了能耗及成本，也能提高收率，易于生产应用。
具体实施方式
实施例1：在500ml三口烧瓶中加入2克铬酐，45克重铬酸钠、70ml硫酸(65wt％)，搅拌加热到100℃，滴加入10ml2-甲基吡啶和20ml(65wt％)硫酸的混合溶液反应6小时。反应完毕将10ml乙醇滴加到反应液后用氢氧化钠溶液调节反应混合溶液的PH值为10，加热回流，过滤除去铬盐，滤液浓缩后调节PH至8开始滴加硝酸铬溶液到反应溶液PH值为6，得紫红色沉淀吡啶酸铬10.5克。
实施例2：在500ml三口烧瓶中加入24克铬酐，70ml硫酸(65wt％)，搅拌加热到110℃，滴加入10ml2-甲基吡啶和40ml(65wt％)硫酸的混合溶液反应8小时。反应完毕将10ml乙醇滴加到反应液后用氢氧化钠溶液调节反应混合溶液的PH值为9，加热回流，过滤除去铬盐，滤液浓缩后调节PH至7滴加硝酸铬溶液到反应溶液PH值为5.5，得吡啶酸铬10克。
实施例3：在500ml三口烧瓶中加入45克重铬酸钠、60ml硫酸(70wt％)，搅拌加热到90℃，滴加入10ml2-甲基吡啶和30ml硫酸(70wt％)的混合溶液反应7小时。反应完毕将10ml乙醇滴加到反应液后用氢氧化钠溶液调节反应混合溶液的PH值为11，加热回流，过滤除去铬盐，滤液浓缩后调节PH至8滴加硝酸铬溶液到反应溶液PH值为7，得吡啶酸铬9.8克。
实施例4：在500ml三口烧瓶中加入36克铬酐，110ml硫酸(60wt％)，搅拌加热到114℃，滴加入10ml2-甲基吡啶和50ml(65wt％)硫酸的混合溶液反应。反应9小时，完毕将10ml乙醇滴加到反应液后用氢氧化钠溶液调节反应混合溶液的PH值为10，加热回流，过滤除去铬盐，滤液浓缩后调节PH至8滴加硝酸铬溶液到反应溶液PH值为6，得吡啶酸铬12克。
实施例5：在500ml三口烧瓶中加入60克重铬酸钠150ml硫酸(55wt％)，搅拌加热到100℃，滴加入10ml2-甲基吡啶和25ml(55wt％)硫酸的混合溶液反应10小时。反应完毕将10ml乙醇滴加到反应液后用氢氧化钠溶液调节反应混合溶液的PH值为12，加热回流，过滤除去铬盐，滤液浓缩后调节PH至8滴加硝酸铬溶液到反应溶液PH值为6，得吡啶酸铬9.3克。

Claims (4)

1、一种-2-吡啶甲酸铬的合成方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、2-吡啶甲酸的合成
按2-甲基吡啶与浓度为45wt％-70wt％的硫酸溶液的体积比为1∶1-10将2-甲基吡啶加入硫酸溶液中，配成2-甲基吡啶的硫酸溶液；按氧化剂：硫酸摩尔比为1∶1.5-30，将氧化剂加入浓度为45wt％-70wt％的硫酸水溶液中，搅拌加热到90℃--114℃后，按2-甲基吡啶与氧化剂的摩尔比为1∶1.1-4.0，加入2-甲基吡啶的硫酸溶液进行反应，反应时间为3-10小时；
(2)、分离2-吡啶甲酸与副产物
按低碳醇∶氧化剂摩尔比为0.6-3∶1，将低碳醇滴加到反应液中反应，加入氢氧化钠溶液调节PH值为8-12，加热回流，沉淀过滤分离出副产物三价铬盐，得到含2-吡啶甲酸钠的滤液；
(3)、2-吡啶甲酸铬的合成
调节含2-吡啶甲酸钠溶液的PH值至5-9，加热后滴加入水溶性三价铬盐溶液，三价铬盐的加入量是使反应体系PH值不小于5，反应时间为1-3小时，有紫红色沉淀生成，过滤，用去离子水洗涤，得到2-吡啶甲酸铬，滤液析出芒硝。
2、如权利要求1所述一种2-吡啶甲酸铬的合成方法，其特征在于所述的氧化剂为铬酐、重铬酸钠的一种或其混合物。
3、如权利要求1所述一种2-吡啶甲酸铬的合成方法，其特征在于所述的第(3)步中的三价铬盐为水溶性三价铬盐。
4、如权利要求3所述一种2-吡啶甲酸铬的合成方法，其特征在于所述的水溶性三价铬盐是硝酸铬、硫酸铬或氯化铬。
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