一种合成2羟乙基吡啶的新方法.pdf

本发明公开了一种合成2-羟乙基吡啶的新方法，包括如下步骤：（1）将2-甲基吡啶和多聚甲醛（按单分子甲醛计算）按摩尔比为1:2的比例加入反应釜内，加入少量水，催化剂及溶剂DMF，其中水的量为多聚甲醛的0.5倍，催化剂的量为2-甲基吡啶的1~3%，溶剂的量为多聚甲醛的3~5倍。（2）先将反应釜温度升到90~100℃反应2~3h，后加热到110-120℃回流反应30~40h，先常压蒸馏出未反应完的2-甲基吡啶及溶剂，得到粗品2-羟乙基吡啶，再升高温度，减压蒸馏，收集沸程为110~120℃的物质即为2-羟乙基吡啶。本发明工艺简单，溶剂与产品易分离且后处理方便无污染，催化剂易得，降低了生产成本的同时又提高了2-甲基吡啶的转化率。

权利要求书
1.  一种合成2-羟乙基吡啶的新方法，其特征是2-甲基吡啶与多聚甲醛在催化剂及溶剂条件下合成2-羟乙基吡啶。

2.  按权利要求1所述的一种合成2-羟乙基吡啶的新方法，所用溶剂为DMF，其中DMF与多聚甲醛的质量比为3~5:1。

3.  按权利要求1所述的一种合成2-羟乙基吡啶的新方法，所用原料2-甲基吡啶：多聚甲醛：催化剂摩尔比=1:2:0.02。

4.  按权利要求1所述的一种合成2-羟乙基吡啶的新方法，解聚温度为80~90℃，解聚时间为2~3h，回流温度为110~120℃，回流时间为30~40h。

说明书一种合成2-羟乙基吡啶的新方法
技术领域
本发明属于吡啶类化合物的合成，尤其涉及到一种合成2-羟乙基吡啶的新方法。
技术背景
2-羟乙基吡啶是一种重要的化工及医药中间体，目前主要是用2-甲基吡啶和多聚甲醛或甲醛溶液合成。
公开号CN1580046A的专利中，以2-甲基吡啶与多聚甲醛及催化剂的重量比为10:0.3~1.2:0.03~0.12，温度90~180℃下反应10~30h条件下合成2-羟乙基吡啶。其中原料2-甲基吡啶用量过大且得到的产品少，单程转化率低，为3~5%，回收2-甲基吡啶的量大，生产成本高，损失量大，工业生产难以实现。
公开号CN102731372的专利中，以THF为溶剂，有机碱为催化剂，-60~60℃下反应3~5h，得到2-羟乙基吡啶。该法对原料及反应操作有较高要求，低温条件下，不利于该反应进行，转化率低，且用有机碱作催化剂，价格较贵且不能重复利用，成本较高，难以工业化。
公开号为104109114A的专利中，以固体超强酸为催化剂，在高压釜中反应，都得到2-羟乙基吡啶。该法对设备要求及其维护有较高要求，转化率不高，且副产物较多，后期分离较困难。
公开号CN102863375A的专利中，以NaOH、KOH溶液为催化剂，投料2-甲基吡啶与甲醛溶液的质量比为10:1，压力为0.5Mpa，得到2-羟乙基吡啶。该法单程转化率低，且副产物较多，不易分离。
期刊《精细化工中间体》第2012年第4期第42卷的文章采用酸碱两类催化剂，讨论了催化剂用量、反应比例、反应时间等影响因素，得出结论：2-甲基吡啶与多聚甲醛的摩尔比为5:1，三乙胺作催化剂，反应时间40h，得到产品2-羟乙基吡啶，转化率为6.6%。
期刊《四川化工与腐蚀控制》2001年第1期第4卷的文章采用苯甲酸作催化剂，得到最佳工艺条件：2-甲基吡啶与甲醛的摩尔比为2:1，反应40h，得到羟乙基吡啶，单程转化率为14.64%。
对于以上方法，采用2-甲基吡啶与多聚甲醛或甲醛的投料比大，得到产品2-羟乙基吡啶少，2-甲基吡啶的单程转化率低，回收量大，浪费多，生产成本高，不利于工业生产。用有机碱做催化剂，单程转化率低，且大大增加了其成本。高压反应对设备要求较高，且得到的副产物较多，不利于后续处理，增加了生产成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的是提供一种以DMF为溶剂，以2-甲基吡啶与多聚甲醛为原料，乙二酸为催化剂制备2-羟乙基吡啶的新方法。本反应的方程式为：

本反应为亲核加成反应，增加极性溶剂，有利于活化吡啶环，从而使侧甲基活性大大增强，增加了C原子进攻甲醛的几率。溶剂DMF既活化了2-甲基吡啶，增强-CH3的亲核性，又能稳定甲醛形成的C+离子，从而大大促进2-甲基吡啶转化及2-羟乙基吡啶的选择性。其原理如下式所示：

另外，加入少量水既增强了溶液的极性也促进多聚甲醛解聚，促进了该反应。本反应也为可逆反应，增加了便宜原料多聚甲醛的用量，更有利于贵重原料2-甲基吡啶的转化，从而提高2-甲基吡啶的转化率。溶剂DMF与2-羟乙基吡啶沸点相差较大，容易分离，并且可回收利用。本发明得到产品沸点高，与原料较易分离，且纯度高，降低了后处理成本，而且工艺简单环保无污染。
本发明的目的通过以下方案实现：一种合成2-羟乙基吡啶的新方法，以2-甲基吡啶与多聚甲醛及水为原料，以DMF溶液为溶剂，在酸性催化剂条件110~120℃下反应30~40h，合成2-羟乙基吡啶。
具体步骤如下：将2-甲基吡啶与多聚甲醛及催化剂按摩尔比1:2:0.1加入反应釜中，再加入溶剂DMF与水，其质量分别为多聚甲醛的3与0.5倍，先在90~100℃下解聚反应，完成后再加热到110℃下回流30~40h，反应完成后先150℃常压下蒸馏出含多聚甲醛、催化剂、水及DMF的2-甲基吡啶溶液（可循环使用），再升温至180℃减压蒸馏，收集110~120℃的馏分即为2-羟乙基吡啶。
其工艺参数
1.原料投料摩尔比：2-甲基吡啶:多聚甲醛（按单分子甲醛计）:催化剂=1:2~4:0.1~0.3；
2.DMF及水用量：DMF:多聚甲醛=3~5:1，水：多聚甲醛=1~0.5:1；
3.催化剂：乙二酸或乙酸、氯乙酸、苯甲酸；
4.反应条件：温度110℃，常压，时间为30~40h；
5.所得产品：淡黄色粘稠状液体，沸点240℃，纯度≥99%。
本发明有益效果：提供一种在DMF溶剂中合成2-羟乙基吡啶的方法。一是2-甲基吡啶的单程转化率高达45%，且原料投料比小，既减少2-甲基吡啶的回收，也减少了其浪费，且溶剂可以循环利用，降低了生产成本。二是本产品与溶剂及原料的沸点相差较大，较易分离，真正降低了产品处理的成本。三是本反应无副产物产生，纯度高，生产工艺简单，对设备要求低，且环保无污染。
具体实施方式
结合以下具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
称取95.0g2-甲基吡啶，61.3g多聚甲醛于三口瓶中，再加入1.02g乙酸及100.0gDMF，31.0g水，90℃下搅拌2~3h，待没有固体时加热至110℃，反应30h。先常压150℃下蒸馏出2-甲基吡啶，再升至180℃，减压蒸馏收集110~120℃馏分即为产品2-羟乙基吡啶。经气相色谱法测定，单程转化率为35.15%，纯度为99.9%。
实施例2
称取76.0g2-甲基吡啶，49.3g多聚甲醛于三口瓶中，再加入0.82g乙二酸及150.0gDMF，25.0g水，90℃下搅拌2~3h，待没有固体时加热至110℃，反应30h。先常压150℃下蒸馏出2-甲基吡啶，再升至180℃，减压蒸馏收集110~120℃馏分即为产品2-羟乙基吡啶。经气相色谱法测定，单程转化率为36.73%，纯度为99.0%。
实施例3
称取34.28g2-甲基吡啶，22.3g多聚甲醛于三口瓶中，再加入0.32g苯甲酸及50.0gDMF，15.0g水，90℃下搅拌2~3h，待没有固体时加热至110℃，反应30h。先常压150℃下蒸馏出2-甲基吡啶，再升至180℃，减压蒸馏收集110~120℃馏分即为产品2-羟乙基吡啶。经气相色谱法测定，单程转化率为31.37%，纯度为99.9%。