25-二甲基吡嗪的合成

・１０・　山东化工　ＳＨＡＮＤ０ＮＧ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１７年第４６卷　２，５一二甲基吡嗪的合成　张祚强　（齐鲁石化公司研究院，山东淄博　２５５４３４）　摘要：２，５一二甲基毗嗪，是重要医药和香料中间体。２，５一二甲基吡嗪呈刺鼻的炒花生香气和巧克力、奶油气味，是我国ＧＢ２７６０—８６规　定为允许使用的香精。主要用于配制可可、咖啡、肉类、坚果和马铃薯等香精。２，５一二甲基吡嗪又是制备５一甲基一吡嗪一２一羧酸的　重要原料。５一甲基吡嗪一２一羧酸是一种合成Ｇｌｙｐｉｚｉｄｅ的中间体。这种物质在结构上与磺脲衍生物的最终合成有关，并用于治疗与胰　岛素无关的糖尿病。同时也是合成降血脂的药阿西莫司的中间体。本方法研究以一异丙醇胺为原料合成２，５一二甲基吡嗪的气相合成　方法。　关键词：２，５一二甲基吡嗪；５一甲基吡嗪一２一羧酸；阿西莫司　中圈分类号：ＴＱ４６０．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０２１ｘ（２０１７）Ｏ５—００ｌ０—０４　ｌ实验部分　１．１　合成２，５一二甲基吡嗪的几种技术路线比较　１．１．１　一二胺和ａ一二酮缩合氧化法　一二甲基二氢吡嗪，再经空气氧化，制得２，５一二甲基吡嗪。反　应方程式：　此法是将１，２一丙二胺和仅一羰基丙醛进行缩合，生成２，５　Ｈ＼Ｙ／　Ｈ３ｃ　ｌ　＋　ｌ　、、、Ｎ　Ｈ　ＨａＣ　１．１．２　ｄ一二胺和　一乙醇胺合成法　这种二步法生产吡嗪的缺点是如果第二步脱氢不完全则　会由于缩合产物与吡嗪很难用物理方法分离而使产品带有不　愉快气味，因此对脱氢催化剂和反应条件的要求较高，在工业　上的应用逐渐减少。　Ｈ２Ｎ＼ｃＨ由　一二胺和ａ一乙醇胺合成２，５一二甲基吡嗪。反应方　程式：　ＣＨ３　／ｃＨ３　Ｈ２Ｎ＼ｃＨ／ｃＨ。　ｃａｔ　ｌ　／ＣＨ　Ｈ２Ｎ　＋　ＨＯ　｝　／ＣＨ２　Ｈａ　＋　ＨａＣ　ＣＨ３　该反应路线短，工艺简单，但其选择性差，不能得到单一产　酮经氢气还原为０【一氨基酮（ＩＩ），两分子ＩＩ再脱水生成二氢吡　嗪衍生物。由于此环不稳定，有很强的芳构化趋势，易于脱氢　生成烷基吡嗪。反应方程式：　物，产品分离提纯困难。　１．１．３　由含有活泼亚甲基的酮合成　用亚硝酸处理含有活泼亚甲基的酮，得到异亚硝基酮（Ｉ），　＼　ＨＨ　２亚黼　＼ｏ　一ｃ＼ｃＨ／Ｎ。还原　＼ＧＨ／　２　Ｈ』Ｉ＼ｎ　＼＼Ｏ—Ｈ　■。Ｈ３　Ｈ３　脱氢　异构化　ＨａＣ　Ｎ　收稿日期：２０１７—０１—１９　作者简介：张祚强（１９６５一），男，山东烟台人，工程师，从事仪器分析工作。　第５期　张祚强：２，５一二甲基吡嗪的合成　这种方法是常用的合成烷基吡嗪类物质的方法，但该反应　锌催化剂上气相脱氢合成。该反应工艺路线较短，反应收率　步骤较多，从经济角度考虑，不适于大规模工业化生产。　高，但原料不易得到，需要通过环合反应制备。反应方程式：　１．１．４烷基哌嗪为原料合成　烷基吡嗪类化合物可由烷基哌嗪类化合物在不预还原的　Ｈ　Ｎ　Ｏ－ｆ３　Ｏ－Ｉ３　脱氢　Ｈ３ｃ　Ｎ　Ｈ３ｃ　Ｈ　１．１．５　ａ一二胺和环氧丙烷合成　触催化反应。反应方程式：　该合成方法是在脱水脱氢催化剂存在下进行的气固相接　＼　／ｃＨ２ｌ　　＋　／＼Ｈ“　△一　　…。　ＣＨ３　该方法所用原料环氧丙烷廉价易得，但反应产物是２，５一　线短，工艺简单，有一定工业化价值。反应方程式：　二甲基吡嗪和２，６一二甲基吡嗪的混合物，产品分离难度较大。　１．１．６　０【一二胺和０【一二醇合成法　该方法原料价格低廉，易于得到，催化剂容易制备，反应路　Ｈ２Ｎ＼ｃＨ／ｃＨ３　Ｈｏ＼／ｃＨ＾　Ｎ　ＣＨ３　ＣＨｃａｌ　ｌ　＋　　＋　／ＣＨ　／ＣＨ２　ＩＨ２Ｎ　Ｈｏ　Ｎ　１．１．７烯醛铵盐合成法　法收率较低。反应方程式：　在铵盐存在条件下，由丙烯醛在甘油加热中反应制得。该　３　２　Ｈ２Ｃ＝＝＝ＣＨ——ＣＨｏ＋　ＮＨ４＋　加热　１．１．８　由一异丙醇胺合成　反应可制备２，５一二甲基吡嗪。反应方程式：　以一异丙醇胺为原料，在催化剂作用下经气固相接触催化　ＣＨ　３　ｃａｔａｌｙｓｔ　２　＋　２Ｈ２Ｏ　Ｈ　加热　Ｈ３Ｃ　此方法反应步骤简单，反应条件容易控制，原料廉价易得，　级的２，５一二甲基吡嗪。该方法工艺相对简单，原料易得，易工　反应收率较高，反应副产物相对较少，采用简单的分离方法，可　业化生产。　得到纯度９９％以上，无色透明、气味柔和的高纯度产品，有一定　１．２　实验原料　的应用价值。　主要实验药品见表１。　本方法采用以一异丙醇胺为原料，在催化剂作用下经气固　相接触催化反应制备２，５一二甲基吡嗪，经分离提纯，可得香料　・１２‘　山东化工　ＳＨＡＮＤＯＮＧ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１７年第４６卷　１．３　实验仪器　反应器采用管式固定床反应器。设备图如图１。　１电源插座；２调压器；３温度控制器；４流量计；５计量泵；６固定床反应器；７电热夹套；８热电偶；９冷凝器；１０产品收集器；１１尾气捕采器　图１　固定床反应器示意图　气相色谱仪：安捷伦７８９０Ａ气相色谱仪，具氢火焰检测器，　气化室温度２５０￣Ｃ，检测器温度２５０℃，ＯＶ一１０１　５０ｍ×０．３２ｒａｍ　ｘ０．５ｖ，ｍ色谱柱，柱温１５０￣Ｃ，用于反应转化率及产品最终纯度　的分析。采用标准物质定性。　１．４．２操作方法　在直径为２０　ｍｍ的直管型固定床反应器中装入约４０　ｇ自　制催化剂。开通氮气，检验实验装置的气密性。然后保证氮气　的流量为１００　ｍＬ／ｍｉｎ，接通加热系统的电源，反应器温度　１．４　实验步骤　１．４．１合成路线　本实验合成路线是以一异丙醇胺为原料在催化剂作用下　一３６０￣Ｃ。打开氢气阀门，控制流量为１００　ｍＬ／ｍｉｎ，控制预热器温　度为２２０～２４０￣Ｃ，用纯氢气还原催化剂２　ｈ后，将反应器温度降　至２４０￣Ｃ，然后通过计量泵及物料三通阀门开始加料，原料一异　丙醇胺的流量为８～１５　ｍＬ／ｈ。每隔一段时间在取样器中对产　品进行取样。　经过优化条件实验，找出了反应的最佳条件，并进行了寿　命实验。　步环合脱氢制备２，５一二甲基吡嗪。所得的反应产物采用水　萃取、脱水、精馏方法分离，经分析产品纯度大于９９％以上时，　再进行产品脱色、熟化、冷冻结晶等方法，最后得香料级产品。　第５期　张祚强：２，５一二甲基吡嗪的合成　・ｌ３・　表２催化剂寿命实验结果　部脱出，得纯有机相。　将有机相减压减压精馏，得纯度９９％以上的目的产物。再　将目的产物经过脱色、冷冻结晶、熟化等方法，最终可得到香料　级产品。　２结论　通过本实验可以看出，用一异丙醇胺气相合成２，５一二甲　基吡嗪具有原料简单易得，合成步骤简单，常温常压反应，催化　剂使用寿命长，产品纯度高，收率高等特点，目前此工艺已经在　国内多家企业成功应用，为进一步开发５一甲基吡嗪一２羧酸　的合成提供较为便宜的使用原料，具有强的应用前景。　参考文献　［１］刘树文．合成香料技术手册［Ｍ］．北京：中国轻工业出版　社。２０００．　［２］章思规．使用精细化学品手册（有机卷）［Ｍ］．北京：化学工　业出版社，１９９６．　［３］黄小凤，李晓东，李中林．杂环类香料的现状与展望［Ｊ］．化　由表２可看出，本实验的催化剂使用寿命较长，收率较好，　学通报，１９９５（８）：１—１５．　且目前国内尚无此类型的催化剂应用。　［４］冯续．吡嗪类化合物的制造方法：中国，８５　１０５　８４６［Ｐ］．　１９８６—０７—０９．　１．５　产物分离　［５］周立山．吡嗪酰胺的合成研究［Ｄ］．天津：天津大学化工学　将反应所得物料按物料：水＝１：１．５的比例，置于配精馏塔　和冷凝器的三口烧瓶中加热蒸馏，控制塔顶温度（９８￣Ｃ）。得到　院，１９９９．　水和目的产物的混合溶液。　将混合溶液置于配精馏塔和冷凝器的三口烧瓶中，加入脱　（本文文献格式：张祚强．２。５一二甲基吡嗪的合成［Ｊ］．山东化　水剂（约水量５倍），控制塔顶（８４．１℃），将混合溶液中的水全　工。２０１７，４６（５　Ｊ：１０一ｌ３．）　（上接第９页）　晶化时间对Ｂｅｔａ沸石的结构、晶粒大小等都有很大影响。随着　以四乙基溴化铵为模板剂都可以合成出Ｂｅｔａ分子筛，只是以四　晶化时间由６　ｄ延长１２　ｄ，结晶度呈现先增加后降低的趋势，最　乙基溴化铵为模板合成的Ｂｅｔａ分子筛的晶化程度不如以四乙　佳的晶化时间为８　ｄ左右。硅源的反应活性在沸石晶化过程中　基氢氧化铵为模板剂时晶化程度高。但是以四乙基氢氧化铵　起着重要的作用。为了缩短晶化时间，使各组分充分混合和移　为模板剂存在价格昂贵，生产成本高，产品与母液分离困难，且　动，使反应更快进行，在合成过程中应选择硅溶胶作为硅源。　会产生大量废液等问题。而四乙基溴化铵是一种比较廉价的　不同模板剂对Ｂｅｔａ沸石合成相区有较大的影响。在保证晶化　模板剂，因此以四乙基溴化铵为模板剂合成Ｂｅｔａ分子筛的最佳　时间、晶化程度相对不变的情况下，为了降低生产成本，选择廉　合成条件是我们进一步研究方向。　价的四乙基溴化铵为模板剂合成Ｂｅｔａ分子筛。　参考文献　［１］谢在库，陈庆龄，张成芳．１３沸石催化新材料的研究进展　［Ｊ］．石油化工，１９９９，２８：０４８—４１３．　［２］Ｗａｄｌｉｎｇｅｒ　Ｒ　Ｌ，Ｋｅｒｒ　Ｇ　Ｔ，Ｒｏｓｉｎｓｋｉ　Ｅ　Ｊ．Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｚｅｏｌｉｔｅ：ＵＳ，３３０８０６９［Ｐ］．１９６７—０７－０３．　［３］中国石油化工总公司石油化工科学研究院．１３沸石的制备　方法：中国，ＣＮ１１５０１１９Ａ［ＰＪ．１９９７—０５—２１．　［４］孙宁，赵天波，徐文国，等．表面润湿法合成Ｂｅｔａ沸石的研　究［Ｊ］．石油炼制与化工，２００５，３６（６）：９—１２．　［５］余少兵，李永红，陈洪钫．合成１３沸石的研［Ｊ］．天津大学学　报，２００２，３５（２）：９１—９４．　［６］牛田瑛，李英霞，李建伟，等．以四乙基溴化铵为模板剂气象　传输法合成１３沸石［Ｊ］．催化学报，２００９，３０（３）：１９１—１９５．　２　０，ｏ　［７］杜君，王艳，孟双明，等．Ｙ／Ｂｅｔａ微孔一微孔分子筛的合　ａ四乙基溴化铵为模板剂．ｂ四乙基氢氧化铵为模板剂　成、表征及其催化性能［Ｊ］．山西大同大学学报：自然科学　图４两种不同模板剂ＸＲＤ谱图　版，２００９，２５（２）：４０—４２．　３结论　晶化温度和晶化时间对产物晶相纯度、结晶度等方面有很　（本文文献格式：姜益森。吕欣欣．郭菊，等．水热晶化法合成　大程度影响。温度范围为１４０—１５０￣Ｃ时沸石相对结晶度较好。　Ｂｅｔａ沸石分子筛的研究［Ｊ］．山东化工。２０ｌ７，４６（５）：８—９。１３．）