一种4-氨基吡啶的制备方法与流程

1.本发明涉及一种4-氨基吡啶的制备方法，属于化学原料合成技术领域。


背景技术：

2.目前，4-氨基吡啶是吡啶的一类重要衍生物，在化学化工领域有着广泛应用。随着科学技术的不断发展进步，氨基吡啶类化合物的应用范围逐年呈现上升趋势。主要用于合成染料、农药和医药中间体，也用作化学试剂。
3.4-氨基吡啶的方法主要有以下几种工艺路线：
4.第1种：由卤代吡啶化合物催化合成；
5.第2种：由硝基吡啶催化加氢合成；
6.第3种：由氰基吡啶水解经霍夫曼降解合成；
7.第4种：由电化学方法合成；
8.第5种：由氰基吡啶贵金属盐催化合成。
9.比较上述4-氨基吡啶的制备方法及后处理工艺，存在以下问题：
10.1、添加催化剂，催化剂成本较高，难回收利用。
11.2、后处理过程大都需要有机溶剂连续萃取数十小时或多次萃取，这样大大提高了生产成本。3、反应条件要求高、三废污染多。
12.4、需要多步反应导致收率低等问题，不适合工业化生产应用。
13.有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种4-氨基吡啶的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。


技术实现要素：

14.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种4-氨基吡啶的制备方法。
15.本发明的一种4-氨基吡啶的制备方法，具体制备步骤为：
16.(1)将氢氧化钠溶液和次氯酸钠溶液进行混合后装入反应釜中，在室温下搅拌，冷却，分批加入4-氰基吡啶；
17.(2)待4-氰基吡啶加入完毕后，控制反应釜温度，保温反应直至4-氰基吡啶全溶，通过气相色谱法检测无原料后，得到预反应液；
18.(3)向上述预反应液中加入缚酸剂，继续搅拌；
19.(4)待缚酸剂添加完成后，将反应釜加热升温到70℃保温后，继续升温到95℃，保温反应后得到反应液；
20.(5)将上述反应液冷却至80℃，向反应釜中加入抗氧化剂和活性炭，静置脱色，过滤得到滤液；
21.(6)将上述得到滤液冷却结晶，冷却结晶后离心分离得到4-氨基吡啶粗品；
22.(7)将上述得到的4-氨基吡啶粗品重结晶，最终得到4-氨基吡啶成品。
23.进一步的，所述缚酸剂为吡啶、三乙胺、n,n-二异丙基乙胺中的一种。
24.进一步的，所述4-氰基吡啶的加入量为次氯酸钠溶液质量的1.0～1.9％，共分3批加入。
25.进一步的，所述氢氧化钠溶液和次氯酸钠溶液的质量比为1:10，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/l，所述次氯酸钠溶液的浓度为0.3mol/l。
26.进一步的，所述抗氧化剂的加入量为反应液质量的5～10％，所述活性炭的加入量为反应液质量的10～15％。
27.进一步的，所述冷却结晶的温度为2～4℃，冷却结晶的时间为12～15h。
28.进一步的，所述离心分离的转速为7000～8000r/min。
29.进一步的，所述重结晶的方式是将得到的4-氨基吡啶粗品加入到无水乙醇中，在室温下搅拌，然后抽滤去除滤饼，将滤液放在温度为2～4℃的温度环境下冷却重结晶12～15h。
30.借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
31.本发明的4-氨基吡啶的制备方法制备出的4-氨基吡啶纯度可以达到99.9％，收率达到93％以上，产品质量极高，并且反应条件温和易控制，操作简单，是一种适合工业化生产应用的制备技术。
32.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
33.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
34.(1)将浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液和浓度为0.3mol/l的次氯酸钠溶液按质量比为1:10进行混合后装入反应釜中，在室温下搅拌10～15min，冷却到0～10℃,分3批加入次氯酸钠溶液质量1.0～1.9％的4-氰基吡啶；
35.(2)待4-氰基吡啶加入完毕后，控制反应釜温度为0～20℃，保温反应直至4-氰基吡啶全溶，通过气相色谱法检测无原料后，得到预反应液；
36.(3)向上述预反应液中加入缚酸剂，继续搅拌0.5～2小时；所述缚酸剂为吡啶或者三乙胺、n,n-二异丙基乙胺中的一种；
37.(4)待缚酸剂添加完成后，将反应釜加热升温到70℃保温20～30min后，继续升温到95℃，保温反应4～5h后得到反应液；
38.(5)将上述反应液冷却至80℃，向反应釜中加入反应液质量5～10％的抗氧化剂和反应液质量10～15％的活性炭，静置脱色，过滤得到滤液；
39.(6)将上述得到滤液放入温度为2～4℃的温度环境下冷却结晶12～15h，冷却结晶后放入离心机中，以7000～8000r/min的转速离心分离得到4-氨基吡啶粗品；
40.(7)将上述得到的4-氨基吡啶粗品加入到无水乙醇中，在室温下搅拌，然后抽滤去除滤饼，将滤液放在温度为2～4℃的温度环境下冷却重结晶12～15h，最终得到4-氨基吡啶成品。
41.实例1
42.(1)将浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液和浓度为0.3mol/l的次氯酸钠溶液按体积
比为5:3进行混合后装入反应釜中，在室温下搅拌10min，冷却到1℃,分3批加入次氯酸钠溶液质量1.0％的4-氰基吡啶；
43.(2)待4-氰基吡啶加入完毕后，控制反应釜温度为1℃，保温反应直至4-氰基吡啶全溶，通过气相色谱法检测无原料后，得到预反应液；
44.(3)向上述预反应液中加入吡啶，继续搅拌0.5小时；
45.(4)待缚酸剂添加完成后，将反应釜加热升温到70℃保温20min后，继续升温到95℃，保温反应4h后得到反应液；
46.(5)将上述反应液冷却至80℃，向反应釜中加入反应液质量5％的抗氧化剂和反应液质量10％的活性炭，静置脱色，过滤得到滤液；
47.(6)将上述得到滤液放入温度为2℃的温度环境下冷却结晶12h，冷却结晶后放入离心机中，以7000r/min的转速离心分离得到4-氨基吡啶粗品；
48.(7)将上述得到的4-氨基吡啶粗品加入到无水乙醇中，在室温下搅拌，然后抽滤去除滤饼，将滤液放在温度为2℃的温度环境下冷却重结晶12h，最终得到4-氨基吡啶成品。
49.实例2
50.(1)将浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液和浓度为0.3mol/l的次氯酸钠溶液按体积比为5:3进行混合后装入反应釜中，在室温下搅拌11min，冷却到2℃,分3批加入次氯酸钠溶液质量1.2％的4-氰基吡啶；
51.(2)待4-氰基吡啶加入完毕后，控制反应釜温度为3℃，保温反应直至4-氰基吡啶全溶，通过气相色谱法检测无原料后，得到预反应液；
52.(3)向上述预反应液中加入三乙胺，继续搅拌0.6小时；
53.(4)待缚酸剂添加完成后，将反应釜加热升温到70℃保温22min后，继续升温到95℃，保温反应4h后得到反应液；
54.(5)将上述反应液冷却至80℃，向反应釜中加入反应液质量6％的抗氧化剂和反应液质量11％的活性炭，静置脱色，过滤得到滤液；
55.(6)将上述得到滤液放入温度为2℃的温度环境下冷却结晶13h，冷却结晶后放入离心机中，以7200r/min的转速离心分离得到4-氨基吡啶粗品；
56.(7)将上述得到的4-氨基吡啶粗品加入到无水乙醇中，在室温下搅拌，然后抽滤去除滤饼，将滤液放在温度为2℃的温度环境下冷却重结晶12h，最终得到4-氨基吡啶成品。
57.实例3
58.(1)将浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液和浓度为0.3mol/l的次氯酸钠溶液按体积比为5:3进行混合后装入反应釜中，在室温下搅拌13min，冷却到5℃,分3批加入次氯酸钠溶液质量1.5％的4-氰基吡啶；
59.(2)待4-氰基吡啶加入完毕后，控制反应釜温度为10℃，保温反应直至4-氰基吡啶全溶，通过气相色谱法检测无原料后，得到预反应液；
60.(3)向上述预反应液中加入n,n-二异丙基乙胺，继续搅拌0.8小时；
61.(4)待缚酸剂添加完成后，将反应釜加热升温到70℃保温25min后，继续升温到95℃，保温反应4.5h后得到反应液；
62.(5)将上述反应液冷却至80℃，向反应釜中加入反应液质量8％的抗氧化剂和反应液质量13％的活性炭，静置脱色，过滤得到滤液；
63.(6)将上述得到滤液放入温度为3℃的温度环境下冷却结晶13h，冷却结晶后放入离心机中，以7500r/min的转速离心分离得到4-氨基吡啶粗品；
64.(7)将上述得到的4-氨基吡啶粗品加入到无水乙醇中，在室温下搅拌，然后抽滤去除滤饼，将滤液放在温度为3℃的温度环境下冷却重结晶14h，最终得到4-氨基吡啶成品。
65.实施例4
66.(1)将浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液和浓度为0.3mol/l的次氯酸钠溶液按体积比为5:3进行混合后装入反应釜中，在室温下搅拌14min，冷却到8℃,分3批加入次氯酸钠溶液质量1.8％的4-氰基吡啶；
67.(2)待4-氰基吡啶加入完毕后，控制反应釜温度为16℃，保温反应直至4-氰基吡啶全溶，通过气相色谱法检测无原料后，得到预反应液；
68.(3)向上述预反应液中加入三乙胺，继续搅拌0.8小时；
69.(4)待缚酸剂添加完成后，将反应釜加热升温到70℃保温28min后，继续升温到95℃，保温反应5h后得到反应液；
70.(5)将上述反应液冷却至80℃，向反应釜中加入反应液质量9％的抗氧化剂和反应液质量14％的活性炭，静置脱色，过滤得到滤液；
71.(6)将上述得到滤液放入温度为3℃的温度环境下冷却结晶14h，冷却结晶后放入离心机中，以7800r/min的转速离心分离得到4-氨基吡啶粗品；
72.(7)将上述得到的4-氨基吡啶粗品加入到无水乙醇中，在室温下搅拌，然后抽滤去除滤饼，将滤液放在温度为4℃的温度环境下冷却重结晶14h，最终得到4-氨基吡啶成品。
73.实施例5
74.(1)将浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液和浓度为0.3mol/l的次氯酸钠溶液按体积比为5:3进行混合后装入反应釜中，在室温下搅拌15min，冷却到10℃,分3批加入次氯酸钠溶液质量1.9％的4-氰基吡啶；
75.(2)待4-氰基吡啶加入完毕后，控制反应釜温度为20℃，保温反应直至4-氰基吡啶全溶，通过气相色谱法检测无原料后，得到预反应液；
76.(3)向上述预反应液中加入n,n-二异丙基乙胺，继续搅拌2小时；
77.(4)待缚酸剂添加完成后，将反应釜加热升温到70℃保温30min后，继续升温到95℃，保温反应5h后得到反应液；
78.(5)将上述反应液冷却至80℃，向反应釜中加入反应液质量10％的抗氧化剂和反应液质量15％的活性炭，静置脱色，过滤得到滤液；
79.(6)将上述得到滤液放入温度为4℃的温度环境下冷却结晶15h，冷却结晶后放入离心机中，以8000r/min的转速离心分离得到4-氨基吡啶粗品；
80.(7)将上述得到的4-氨基吡啶粗品加入到无水乙醇中，在室温下搅拌，然后抽滤去除滤饼，将滤液放在温度为4℃的温度环境下冷却重结晶15h，最终得到4-氨基吡啶成品。
81.分别对实施例1～5中最终4-氨基吡啶成品的纯度和收率进行测定，测定结果如表1所示：
82.表1 4-氨基吡啶成品的纯度和收率测定结果
83.检测项目4-氨基吡啶纯度(％)4-氨基吡啶收率(％)实例199.893.1
实例299.993.5实例399.993.6实例499.993.3实例599.893.0
84.由上表中的检测数据可以看出，本发明的4-氨基吡啶的制备方法制备出的4-氨基吡啶纯度可以达到99.9％，收率达到93％以上，产品质量极高，并且反应条件温和易控制，操作简单，是一种适合工业化生产应用的制备技术，此外从实例1-5的检测结果还可以看出，实例1-3中最终目标产品的收率逐渐提高，但从实例4开始收率又有所下降，这是因为整个制备工艺存在一个最佳物料配比，只有在实例3中物料配比的条件下，才能得到最高的产品收率。
85.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。