2, 3, 4, 5-四氫吡啶及其衍生物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種2,3,4,5-四氫吡啶的制備方法，將戊二胺純品、水溶液或戊二胺的有機(jī)溶劑溶液加熱轉(zhuǎn)化制得2,3,4,5-四氫吡啶。本發(fā)明還公開了2,3,4,5-四氫吡啶通過進(jìn)一步氧化反應(yīng)制得吡啶或者進(jìn)一步還原反應(yīng)制得哌啶的方法。本發(fā)明的2,3,4,5-四氫吡啶及其衍生物的制備方法是采用戊二胺為原料，具有綠色環(huán)保、合成工藝步驟簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化效率高的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說明】2, 3, 4, 5-四氫吡啶及其衍生物的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種由戊二胺制備化合物 2, 3, 4, 5-四氫吡啶及其衍生物的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 吡啶作為一種重要的精細(xì)化工原料，是目前雜環(huán)化合物中應(yīng)用范圍最為廣泛的品 種之一，在農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、日用化工、香料、飼料添加劑等諸多領(lǐng)域中都有廣泛的用途。哌 啶一般由吡啶加氫制備得到，可用于制造局部麻醉藥、止痛藥、殺菌劑、潤(rùn)濕齊U、環(huán)氧樹脂固 化劑、橡膠硫化促進(jìn)劑、藥品的中間體、橡膠促進(jìn)劑的原料及環(huán)氧樹脂固化劑等。
[0003] 在醫(yī)藥領(lǐng)域中，吡啶及其系列產(chǎn)品可用于制造50多種藥物，如青霉素、氟哌酸、地 塞米松、奧美拉唑、蘭索拉唑、乙酰螺旋霉素、磺胺藥物、吡喹酮、可的松以及一些抗腫瘤藥 物、血管擴(kuò)張藥物等。
[0004] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，今后市場(chǎng)對(duì)吡啶及系列產(chǎn)品的需求還會(huì)持續(xù)上升，尤 其是農(nóng)藥領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域、日化領(lǐng)域以及其他一些領(lǐng)域的需求增長(zhǎng)較快。而未來幾年我國(guó)市 場(chǎng)上吡啶系列產(chǎn)品的產(chǎn)量難以大幅增長(zhǎng)，因此還需大量進(jìn)口。
[0005] 工業(yè)上化學(xué)合成吡啶的生產(chǎn)方法不多，除了少數(shù)廠家采用氯和丙烯醛為原料外， 大多數(shù)廠家都采用乙醛、甲醛和氨為原料，通常用氮?dú)饧訜岽呋瘎┑?00?500°C，并將乙 醛、甲醛（40%水溶液）和氮預(yù)熱至120?150°C后引入反應(yīng)器，經(jīng)催化縮合得到產(chǎn)品，生產(chǎn) 出的產(chǎn)品以純吡啶為主，副產(chǎn)3-甲基吡啶的數(shù)量由所采用的催化劑、操作條件而定，一般 在 30% ?50%。
[0006] 吡啶合成的生產(chǎn)原料很簡(jiǎn)單，主要是甲醛、乙醛和氨等，但合成技術(shù)上很難突破， 生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜。同時(shí)，這一工藝依賴以石油和天然氣為原料來生產(chǎn)。但隨著石油和天 然氣資源的逐漸枯竭，石油制品在生產(chǎn)和使用過程中導(dǎo)致的溫室效應(yīng)日趨嚴(yán)重，尋找石化 資源的替代產(chǎn)品，特別是基于可再生資源的綠色制品，成為當(dāng)今化學(xué)工業(yè)的重要發(fā)展方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)的發(fā)明人使用基于生物原料的1，5-戊二胺為原 料制備吡啶及其衍生物。
[0008] 本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種2, 3, 4, 5-四氫吡啶的制備方法，將戊二胺加 熱轉(zhuǎn)化制得2, 3, 4, 5-四氫吡啶。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，所述戊二胺為戊二胺純品、戊二胺水溶液或戊二胺的有機(jī)溶劑溶液。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，所述加熱的溫度為120°C以上，戊二胺或其溶液的沸點(diǎn)以下。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，所述有機(jī)溶劑選自，沸點(diǎn)在130°C以上的烷烴、苯類、氯代烴、醇類、醚 類、酯類、胺類或它們的混合物。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述有機(jī)溶劑為沸點(diǎn)高于190°c的有機(jī)醇。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，所述戊二胺可以通過化學(xué)法制備得到，也可以通過生物法制備得到。
[0014] 本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供上述制備方法制得的2, 3, 4, 5-四氫吡啶。
[0015] 本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供吡啶的制備方法，將上述的2, 3, 4, 5-四氫吡啶通 過進(jìn)一步氧化反應(yīng)制得。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述氧化反應(yīng)的氧化劑為重量比92%以上的濃硫酸。
[0017] 本發(fā)明的第四個(gè)目的在于提供哌啶的制備方法，將上述的2, 3, 4, 5-四氫吡啶通 過進(jìn)一步還原反應(yīng)制得。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述還原反應(yīng)的還原劑為氫氣。
[0019] 本發(fā)明的有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明使用戊二胺作為原料制備得到2, 3, 4, 5-四氫吡啶及其衍生物的合成工 藝步驟簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化效率高，哌啶制備工藝中的反應(yīng)原料2, 3, 4, 5-四氫吡啶的轉(zhuǎn)化率達(dá)到 99%，哌啶化合物的收率達(dá)到95%以上。
[0021] 2、上述的戊二胺可以通過生物法制備，與傳統(tǒng)的石油和天然氣原料相比，具有綠 色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 1)戊二胺的制備
[0023] 本發(fā)明中的戊二胺，可以通過化學(xué)法制備，例如"非晶態(tài)鎳催化劑上戊二腈催化加 氫制備戊二胺"（李崇等，石油化工，2010年第39卷第5期，524-527頁(yè))公開了采用非晶態(tài) 鎳催化劑、以無水乙醇為溶劑，在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行了戊二腈催化加氫制備戊二胺的制備 方法。戊二胺也可采用生物法制備。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都可以知道，將賴氨酸(鹽）在賴氨 酸脫羧酶（EC 4. 1. 1. 18)的作用下，脫去兩端羧基，生成戊二胺。例如"L-賴氨酸脫羧酶性 質(zhì)及應(yīng)用研究"（蔣麗麗，南京大學(xué)，碩士論文，2007)中公開了具體的生物法制備戊二胺方 法。例如"微生物轉(zhuǎn)化L-賴氨酸為尸胺的研究"（朱婧，天津科技大學(xué)，碩士論文，2009. 3) 中公開了具體的生物法制備戊二胺方法。
[0024] 2) 2, 3, 4, 5-四氫吡啶及其衍生物的制備
[0025] 戊二胺轉(zhuǎn)化制備2, 3, 4, 5-四氫吡啶的反應(yīng)溫度為120°C以上，優(yōu)選150°C以上，更 優(yōu)選170°C以上。
[0026] 戊二胺轉(zhuǎn)化制備2, 3, 4, 5-四氫吡啶，可以在戊二胺純品(戊二胺室溫下為液體)中 進(jìn)行，可以在戊二胺水溶液中進(jìn)行，也可以在戊二胺的有機(jī)溶液中進(jìn)行。用來分散戊二胺的 有機(jī)溶劑，一般要求沸點(diǎn)在130°C以上，不會(huì)跟戊二胺發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)，或在本發(fā)明設(shè) 定條件下，戊二胺與有機(jī)溶劑發(fā)生反應(yīng)的比例小于2% (以戊二胺重量計(jì)算)。
[0027] 在以上要求限制下，有機(jī)酸、醛或酮類物質(zhì)不是非常合適的溶劑類型，除此之外， 合適的有機(jī)溶劑可以是烷烴、苯類、氯代烴、醇類、醚類、酯類、胺類或其他類有機(jī)物，或幾種 合適的有機(jī)溶劑的混合物。
[0028] 本發(fā)明優(yōu)選沸點(diǎn)高于190°C的有機(jī)醇作為制備2, 3, 4, 5-四氫吡啶的溶劑。
[0029] 本發(fā)明的戊二胺溶液(水溶液和有機(jī)溶液總稱)，濃度沒有特別的要求。一般而 言，為工業(yè)化生產(chǎn)方便考慮，戊二胺濃度可以在10% (重量比）以上。
[0030] 本發(fā)明優(yōu)選戊二胺的水溶液來制備2, 3, 4, 5-四氫吡啶，隨著反應(yīng)溫度的升高，戊 二胺水溶液中的水含量逐步減少。
[0031] 本發(fā)明領(lǐng)域的人員容易理解，戊二胺轉(zhuǎn)化制備2, 3, 4, 5-四氫吡啶的反應(yīng)溫度不 應(yīng)該超過戊二胺或其溶液的沸點(diǎn)，所述的沸點(diǎn)，對(duì)于戊二胺純品而言為戊二胺純品的沸點(diǎn)， 對(duì)于戊二胺水溶液而言為戊二胺水溶液的初始沸點(diǎn)，對(duì)于戊二胺有機(jī)溶劑而言為戊二胺與 有機(jī)溶劑混合物的初始沸點(diǎn)。
[0032] 戊二胺轉(zhuǎn)化制備2, 3, 4, 5-四氫吡啶的反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)溫度有關(guān)系，溫度越高，轉(zhuǎn) 化速度越快。在一個(gè)實(shí)施例中，戊二胺純品在160°C溫度下，保持8小時(shí)后，大約5%的戊二 胺被轉(zhuǎn)化為2, 3, 4, 5-四氫吡啶。在一個(gè)實(shí)施例中，戊二胺的十二醇溶液在210°C溫度下，保 持8小時(shí)后，大約12%的戊二胺被轉(zhuǎn)化為2, 3, 4, 5-四氫吡啶。
[0033] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知道，2, 3, 4, 5-四氫吡啶可以通過進(jìn)一步氧化反應(yīng)得到吡啶。 在一個(gè)實(shí)施例中，2, 3, 4, 5-四氫吡啶在濃硫酸溶液中氧化反應(yīng)得到吡啶。
[0034] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知道，2, 3, 4, 5-四氫吡啶可以通過進(jìn)一步還原反應(yīng)得到哌啶。 2, 3, 4, 5-四氫吡啶還原得到哌啶的還原劑，可以是化學(xué)還原劑如硼氫化鈉，也可以是氫氣。 在一個(gè)實(shí)施例中，在骨架鎳系催化劑存在的條件下，采用氫氣作為還原劑，得到哌啶。
[0035] 以下實(shí)施例中使用的物質(zhì)測(cè)定方法如下：
[0036] 1、硫酸根離子的檢測(cè)方法
[0037] 按照GB6009-92工業(yè)無水硫酸鈉的方法檢測(cè)。
[0038] 2、氯離子的檢測(cè)方法
[0039] 按照GB/T12457-90食品中氯化鈉的方法檢測(cè)。
[0040] 3、其他離子的檢測(cè)方法
[0041] 根據(jù)不同的離子種類，采用離子色譜檢測(cè)。
[0042] 4、2, 3, 4, 5-四氫吡啶、吡啶、哌啶的檢測(cè)方法
[0043] 參考GB/T 23296. 17-2009的氣相分析條件檢測(cè)。
[0044] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本 發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。
[0045] 實(shí)施例1、2, 3, 4, 5-四氫吡啶的制備
[0046] 在500mL燒瓶?jī)?nèi)，加入200g含量98% (重量比）的戊二胺樣品，油浴加熱，回流冷 凝管冷卻回流。
[0047] 加熱升溫，戊二胺溶液在160°C油浴溫度下，保持8h后，溶液中有8. 3g2, 3, 4, 5-四 氫吡啶生成。
[0048] 實(shí)施例2、2, 3, 4, 5-四氫吡啶的制備
[0049] 在500mL燒瓶?jī)?nèi)，加入200g戊二胺水溶液，其中，戊二胺含量94% (重量比)，水含 量在4% (重量比),油浴加熱，回流冷凝管冷卻回流。
[0050] 加熱升溫，戊二胺溶液在155 °C油浴溫度下，保持14h后，溶液中有6. 2g 2, 3, 4, 5-四氫吡啶生成。
[0051] 實(shí)施例3、2, 3, 4, 5-四氫吡啶的制備
[0052] 在500mL燒瓶?jī)?nèi)，加入80g含量99% (重量比）的戊二胺樣品，加入120g十二醇， 油浴加熱，回流冷凝管冷卻回流。
[0053] 加熱升溫，戊二胺的十二醇溶液在210°C油浴溫度下，保持8h后，溶液中有8. 7g的 2, 3,4, 5-四氫吡啶生成。
【權(quán)利要求】
1. 一種2, 3, 4, 5-四氫吡啶的制備方法，其特征在于，將戊二胺加熱轉(zhuǎn)化制得 2, 3, 4, 5-四氫吡啶。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述戊二胺為戊二胺純品、戊二胺的水 溶液或戊二胺的有機(jī)溶劑溶液。
3. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述加熱的溫度為120°C以上，戊二胺 或其溶液的沸點(diǎn)以下。
4. 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自：沸點(diǎn)在130°C以上 的烷烴、苯類、氯代烴、醇類、醚類、酯類、胺類或它們的混合物。
5. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為沸點(diǎn)高于190°C的有機(jī) 醇。
6. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述戊二胺為化學(xué)法或生物法制備。
7. 吡啶的制備方法，其特征在于，將權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)方法制得的2, 3, 4, 5-四氫 吡啶，然后進(jìn)一步氧化反應(yīng)制得。
8. 如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述氧化反應(yīng)的氧化劑為重量比92%以 上的濃硫酸。
9. 哌啶的制備方法，其特征在于，將權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)方法制得的2, 3, 4, 5-四氫 吡啶，然后進(jìn)一步還原反應(yīng)制得。
10. 如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述還原反應(yīng)的還原劑為氫氣。
【文檔編號(hào)】C07D211/70GK104098508SQ201310129693
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】秦兵兵, 劉馳, 鄭毅, 鄧偉 申請(qǐng)人:上海凱賽生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司