一種2-吡啶甲醛的合成方法
【專利說明】一種2-吡啶甲醛的合成方法
[0001 ] 本發(fā)明是分案申請，原中國專利申請?zhí)?201410720291.1，申請日:2014年12月2日，申請時專利名稱:一種二氧化錳復(fù)合催化劑的制備方法及2-吡啶甲醛的合成方法。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于有機合成領(lǐng)域，具體地說，涉及一種醫(yī)藥中間體的制備方法，更具體地說，涉及一種二氧化錳復(fù)合催化劑的制備方法及2-吡啶甲醛的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0003]2-啦啶甲醛是緩灣藥比沙可啶(bisacodyl)的中間體，也廣泛用作精細有機合成的原料。文獻報道的2-吡啶甲醛合成路線有很多種，但歸納起來主要是以兩種不同起始原料的路線，一是以2-吡啶羧酸為起始原料，經(jīng)酯化、肼解、再氧化得2-吡啶甲醛(黃勝堂，黃文龍，張惠斌.2-吡啶甲醛合成工藝的改進[J].化學(xué)試劑，2005，27(1): 58); 二是用2-甲基吡啶為原料，經(jīng)N-氧化、重排、水解后再氧化制備2-吡啶甲醛(單世明，余書勤，廖紅，等.2-吡啶甲醛的合成[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，1997，28(8):377-378)，但所用氧化劑二氧化砸或四乙酸鉛毒性大，易造成環(huán)境污染，并且收率不高。由醇合成醛是有機合成中的一類非常重要的反應(yīng)，由伯醇的氧化可以得到醛，但由于醛是一類處于醇與羧酸的中間氧化態(tài)物質(zhì)，在反應(yīng)過程中很容易氧化過度生成羧酸，因此，必須選擇合適的氧化劑，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下將伯醇氧化成醛。
[0004]經(jīng)檢索，中國專利申請公開號CN 101906068 A，申請日為2009年6月4日的專利申請文件公開了一種2-吡啶甲醛的制備方法，其步驟為:(I)以2-甲基吡啶為原料，鹵代烴為溶劑、苯甲酰胺為催化劑、三氯異氰酸酯為氯化劑，升溫回流反應(yīng)得到2-氯甲基吡啶；(2)2-氯甲基吡啶在堿性條件下水解，升溫反應(yīng)制得2-吡啶甲醇；(3)2-吡啶甲醇以鹵代烴為溶劑，2，2，6，6-四甲基哌啶氮氧化物和溴化鉀為催化劑，冷卻至-10?O0C，滴加1wt.%的氧化劑為次氯酸鈉溶液，滴畢在10?25°C保溫得到2-吡啶甲醛，該發(fā)明以氧化性較弱的2，2，6，6_四甲基哌啶氮氧化物和溴化鉀為催化劑將2-吡啶甲醇氧化為2-吡啶甲醛，反應(yīng)結(jié)束后催化劑無法回收利用，不僅浪費還污染環(huán)境，使得反應(yīng)成本增加。中國專利申請公開號CN102241624 A，申請日為2011年7月15日的專利申請文件公開了一種吡啶-2-甲醛的制備方法，該方法包括:制備以二氧化鈦為載體、鉬鉍氧化物為主體、過渡金屬氧化物為輔助的含有酸度調(diào)節(jié)劑的負載型催化劑，以2-甲基吡啶、氧氣、水作為原料，在固定床催化反應(yīng)器中反應(yīng)，于250-350°C進行氣相氧化反應(yīng)生成吡啶-2-甲醛粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品經(jīng)二氯甲烷萃取后，萃取液減壓蒸餾除去二氯甲烷，然后精餾獲得含量98%以上純品，該發(fā)明中合成吡啶-2-甲醛時需要通入氧氣，反應(yīng)具有一定的危險性，且催化劑中含有多種重金屬離子，這些重金屬離子在反應(yīng)中會慢慢釋放到反應(yīng)液中，使得反應(yīng)產(chǎn)物中重金屬含量偏高，不易去除，影響吡啶-2-甲醛的后續(xù)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.要解決的問題
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在催化劑不能回收利用、污染環(huán)境以及容易過氧化等問題，本發(fā)明提供一種二氧化錳復(fù)合催化劑的制備方法及2-吡啶甲醛的合成方法，以固定在凹凸棒土上的MnO2為催化劑，由2-吡啶甲醇氧化得到2-吡啶甲醛，反應(yīng)產(chǎn)率高，反應(yīng)結(jié)束后催化劑可以通過磁沉降法回收利用，不污染環(huán)境且節(jié)約成本，適于工業(yè)化應(yīng)用。
[0007]2.技術(shù)方案
[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種二氧化錳復(fù)合催化劑的制備方法，其步驟為:
[0010](I)將凹凸棒土礦粉與去離子水按質(zhì)量比1:4混合，攪拌40min，然后靜置2h，棄去上層清液以及下層沙土，得到凹凸棒土的懸濁液，將懸濁液離心分離后得到的凹凸棒土置于烘箱中80°C條件下干燥，備用；
[0011](2)將上述步驟中得到的凹凸棒土與2.5moI/L硫酸溶液按質(zhì)量比1:3混合，在80V條件下攪拌lh，然后冷卻至室溫，用去離子水沖洗至中性，于烘箱中80°C條件下烘干研磨，過200目篩，得到酸改性的凹凸棒土 ；
[0012](3)將上述步驟中得到的酸改性的凹凸棒土加入0.15-0.30mo I /L的高錳酸鉀溶液中，在40°C條件下攪拌30min，使凹凸棒土充分吸收高錳酸鉀，然后離心分離，用蒸餾水洗滌至中性，隨后用無水乙醇洗滌3-4次，然后將產(chǎn)品置于40-50°C條件下干燥至恒重得到Mn04—-凹凸棒土；
[0013](4)將上述步驟中得到的Μηθ4—_凹凸棒土加入含F(xiàn)e2+和Fe3+的飽和混合溶液中，在40 °C條件下以250-300rpm的速度攪拌15-20min，使凹凸棒土飽和吸附鐵Fe2+和Fe3+，然后滴加0.5-0.6mol/L的氨水溶液，氨水滴加完畢后繼續(xù)陳化20min，得到MnOf_凹凸棒土-Fe3O4復(fù)合材料，其中，F(xiàn)e2+與Fe3+的摩爾濃度比為1: (2-3);
[0014](5)上述步驟中陳化結(jié)束后，用磁分離法將MnO4+-凹凸棒土-Fe3O4復(fù)合材料從懸浮液中分離出來，并用蒸餾水洗滌至中性，隨后用無水乙醇洗滌3-4次，然后將產(chǎn)品置于40-50°C的干燥箱中干燥至恒重；
[0015](6)將上述步驟中的Μηθ4—_凹凸棒土-Fe3O4復(fù)合材料置于反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下程序升溫至250-300 V焙燒3-4h，然后自然冷卻至室溫，得到MnO2復(fù)合催化劑；
[0016](7)將上述步驟中得到的MnO2復(fù)合催化劑研磨，過200目篩，得到MnO2復(fù)合催化劑粉體。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟(3)中高錳酸鉀溶液與凹凸棒土的質(zhì)量比為(2-3):1。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟(4)中Μηθ4—-凹凸棒土、鐵離子溶液、氨水的質(zhì)量比為(3_5):1:(2-3)ο
[0019 ] 優(yōu)選地，所述步驟(6)中程序升溫速度為4 °C /min。
[0020]—種2-吡啶甲醛的合成方法，其步驟為:
[0021 ] (a)將2-吡啶甲醇溶于二氯甲烷中攪拌均勻，其中2-吡啶甲醇的濃度為0.3_0.5g/mL；
[0022](b)將上述的MnO2復(fù)合催化劑粉體加入步驟(a)中的溶液中混合均勻，在38_45°C條件下回流反應(yīng)3_4h;
[0023](c)回流反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液冷卻至室溫，然后用磁分離法將MnO2復(fù)合催化劑粉體從反應(yīng)液中分離出來，得到二氯甲烷反應(yīng)液；
[0024](d)將步驟(C)中得到的二氯甲烷反應(yīng)液在常壓下蒸餾回收二氯甲烷，然后在高真空減壓條件下蒸餾，收集63?65°C/1.73KPa的餾分，得到2-吡啶甲醛。
[0025]優(yōu)選地，所述的步驟(13)中11102復(fù)合催化劑粉體的濃度為0.05-0.]^/111匕[0026 ]優(yōu)選地，所述的步驟(b)中在40 °C條件下回流反應(yīng)3.5h。
[0027]一種MnO2復(fù)合催化劑，采用上述的方法制備得到。
[0028]MnO2復(fù)合催化劑在制備2-吡啶甲醛中的應(yīng)用。
[0029]3.有益效果
[0030]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0031](I)本發(fā)明中用酸改性法活化凹凸棒土，使其比表面積顯著增大，然后將高錳酸鉀吸附固定在凹凸棒土上，得到Μηθ4—_凹凸棒土，將Μηθ4—_凹凸棒土在惰性氣體保護下焙燒3-4h后續(xù)得到的MnO2-凹凸棒土具有催化活性，為了使得催化劑便于從反應(yīng)液中分離出來，本發(fā)明中用共沉淀法將Fe3O4負載在MnO4+-凹凸棒土，然后進行焙燒得到高活性的MnO2復(fù)合催化劑粉體；
[0032](2)本發(fā)明中的一種二氧化錳復(fù)合催化劑的制備方法，在適宜的條件下將催化劑二氧化猛負載在凹凸棒土-Fe304磁性材料上，成功的將二氧化猛的催化優(yōu)勢與凹凸棒土_Fe3O4磁性材料的快速分離優(yōu)勢結(jié)合起來，使得催化劑二氧化錳能回收且可重復(fù)利用，負載后的二氧化錳仍保持很高的催化活性，與現(xiàn)有技術(shù)相比，大大減少了環(huán)境污染，且使產(chǎn)物的后續(xù)分離純化更簡單，經(jīng)減壓蒸餾即可得到高純度的2-吡啶甲醛；
[0033](3)本發(fā)明的2-吡啶甲醛的合成方法以負載的活性二氧化錳為催化劑，在適宜的條件下回流反應(yīng)得到2-吡啶甲醛，反應(yīng)產(chǎn)率高，催化劑能通過磁沉降法回收利用，二氯甲烷能回收重復(fù)利用，減壓蒸餾得到的產(chǎn)物純度高，反應(yīng)產(chǎn)物中沒有催化劑殘留，反應(yīng)成本低，收益高；
[0034](4)本發(fā)明的二氧化錳負載方法和2-吡啶甲醛制備方法工藝簡單，條件溫和易操作，不污染環(huán)境且節(jié)約成本，適于工業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明制備方法的流程示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明中2-吡啶甲醛的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步進行描述。
[0038]實施例1
[0039]如圖1和圖2所示，
[0040]一種二氧化錳復(fù)合催化劑的制備方法，其步驟為:
[0041 ] (I)將凹凸棒土礦粉與去離子水按質(zhì)量比1:4混合，攪拌40min，然后靜置2h，棄去上層清液以及下層沙土，得到凹凸棒土的懸濁液，將懸濁液離心分離后得到的凹凸棒土置于烘箱中80°C條件下干燥，備用；
[0042](2)將上述步驟中得到的凹凸棒土與2.5mol/L硫酸溶液按質(zhì)量比1:3混合，在80 V條件下攪拌lh，然后冷卻至室溫，用去離子水沖洗至中性，于烘箱中80°C條件下烘干研磨，過200目篩，得到酸改性的凹凸棒土 ；
[0043](3)將上述步驟中得到的酸改性的凹凸棒土加入0.15mol/L的高錳酸鉀溶液中，高錳酸鉀溶液與凹凸棒土的質(zhì)量比為3:1，在40°C條件下攪拌30min，使凹凸棒土充分吸收高錳酸鉀，然后離心分離，用蒸餾水洗滌至中性，隨后用無水乙醇洗滌3次，然后將產(chǎn)品置于400C條件下干燥至恒重得到Μηθ4—-凹凸棒土 ；
[0044](4)將上述步驟中得到的MnOf-凹凸棒土加入含F(xiàn)e2+和Fe3+的飽和混合溶液中，在40°C條件下以250rpm的速度攪拌20min，使凹凸棒土飽和吸附鐵Fe2 +和Fe3+，然后滴加
0.5mol/L的氨水溶液，氨水滴加完畢后繼續(xù)陳化20min，得到MnOf _凹凸棒土-Fe3O4復(fù)合材料，其中，F(xiàn)e2+與Fe3+的摩爾濃度比為1: 2，Μηθ4—_凹凸棒土、鐵離子溶液、氨水的質(zhì)量比為3:1:2；
[0045](5)上述步驟中陳化結(jié)束后，用磁分離法將Μηθ4—-凹凸棒土-Fe304復(fù)合材料從懸浮液中分離出來，并用蒸餾水洗滌至中性，隨后用無水乙醇洗滌3次，然后將產(chǎn)品置于40°C的干燥箱中干燥至恒重；
[0046](6)將上述步驟中的Μηθ4—_凹凸棒土-Fe3O4復(fù)合材料置于反應(yīng)爐中，在惰性氣體保護下以4°C/min速度程序升溫至250°C焙燒4h，然后自然冷卻至室溫，得到MnO2復(fù)合催化劑；
[0047](7)將上述步驟中得到的MnO2復(fù)合催化劑研磨，過200目篩，得到MnO2復(fù)合催化劑粉體。
[0048]—種2-吡啶甲醛的合成方法，其步驟為:
[0049 ] (a)將2-吡啶甲醇溶于二氯甲烷中攪拌均勻，其中2-吡啶甲醇的濃度為0.3g/mL;
[0050](b)將上述的MnO2復(fù)合催化劑粉體加入步驟(a)中的溶液