一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法

摘要

本发明公开了一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：（1）将4-氯吡啶溶解在溶剂中，加入金属镁粉混合均匀；（2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，反应0.5～4小时；（3）步骤（2）反应完毕后，在反应体系中加入水进行水解，水解完毕后萃取，油相干燥后浓缩，残留物减压蒸馏得到4-吡啶甲醛。本发明方法步骤简单，条件温和，成本较低；选用一氧化碳作为甲酰化试剂，反应选择性好，收率高，产品化学纯度大于99%。

权利要求

1.一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将4-氯吡啶溶解在溶剂中，加入金属镁粉混合均匀；

（2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，反应温度为20～100℃，反应0.5～4小时；

（3）步骤（2）反应完毕后，在反应体系中加入水进行水解，水解完毕后萃取，油相干燥浓缩后残留物减压蒸馏得到4-吡啶甲醛。

2.如权利要求1所述的一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，其特征在于：步骤（1）中所述溶剂为四氢呋喃、乙醚或甲基叔丁醚。

3.如权利要求1或2所述的一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，其特征在于：步骤（1）中所述溶剂的质量为4-氯吡啶质量的5～20倍。

4.如权利要求1或2所述的一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，其特征在于：步骤（1）中镁粉的加入量为4-氯吡啶质量的0.25～0.45倍。

5.如权利要求1所述的一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，其特征在于：步骤（2）中压力为0.1～0.5Mpa，反应温度为40～80℃。

6.如权利要求1所述的一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，其特征在于：步骤（3）中水的加入量为原料4-氯吡啶质量的0.7～3.5倍。

说明书

一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及杂环化合物技术领域。

背景技术

[0002] 4-吡啶甲醛是合成盐酸多奈哌齐(donepezil hydrochloride) 的关键中间体，该产品非常容易氧化,储存不方便,经常需要现用现制备。目前4-吡啶甲醛的合成主要有以下二种：

[0003] 1、以4-吡啶甲酸为原料，在硫酸存在下与甲醇酯化生成4-吡啶甲酸甲酯，后者在异丙醇中用硼氢化钠还原生成4-吡啶甲醇，4-吡啶甲醇在氯仿中用二氧化锰氧化生成4-吡啶甲醛。

[0004]
此合成工艺是比较成熟的生产工艺，但存在能耗大、反应步骤多、污染大、成本高，生产周期长、劳动强度大等问题。

[0005] 2、以4-甲基吡啶为原料，在400℃的钒-钼触媒层被空气氧化生成4-吡啶甲醛。

[0006]

[0007] 此种合成工艺虽然步骤少，但需要在400℃高温下用空气氧化，需要特殊的催化剂，还需要特殊的反应设备设施及反应控制系统。

发明内容

[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，本发明方法步骤简单，反应温度低，成本较低；选用一氧化碳作为甲酰化试剂，反应选择性好，收率高，产品化学纯度大于99%。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：

[0010] （1）将4-氯吡啶溶解在溶剂中，加入金属镁粉混合均匀；

[0011] （2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，反应0.5～4小时；

[0012] （3）步骤（2）反应完毕后，在反应体系中加入水进行水解，水解完毕后萃取，油相干燥浓缩后残留物减压蒸馏得到4-吡啶甲醛。

[0013] 步骤（1）中所述溶剂为四氢呋喃、乙醚或甲基叔丁醚。

[0014] 步骤（1）中所述溶剂的质量为4-氯吡啶质量的5～20倍。

[0015] 步骤（1）中镁粉的加入量为4-氯吡啶质量的0.25～0.45倍。

[0016] 步骤（2）中压力为0.1～0.5Mpa，反应温度为40～80℃。

[0017] 步骤（3）中水的加入量为原料4-氯吡啶质量的0.7～3.5倍。

[0018] 反应步骤为：

[0019] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明方法步骤简单，反应温度低，污染小，原料易得，成本较低；选用一氧化碳作为甲酰化试剂，反应选择性好，收率高，产品化学纯度大于99%。

具体实施方式

[0020] 实施例1

[0021] 一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：

[0022] （1）将113.5克4-氯吡啶溶于800mL四氢呋喃中加至装有冷凝器、搅拌器和温度计的耐压反应器中，加热至50℃，加入36克金属镁粉混合均匀，反应0.5小时，反应用TCL监测至原料点基本消失后继续保温反应0.5小时；

[0023] （2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，保持反应体系压力为0.2Mpa，50℃反应1小时；

[0024] （3）步骤（2）反应完毕后，往反应体系中缓慢滴加100mL蒸馏水进行水解，1小时内滴加完毕，滴加完毕后继续反应10分钟，然后在70℃下蒸出四氢呋喃，待四氢呋喃蒸发完毕后，加入乙酸乙酯200mL萃取三次，合并有机相，用饱和碳酸钠溶液50mL洗涤一次，饱和食盐水50mL洗涤一次，有机相用5g无水硫酸钠干燥后，蒸出回收乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集得到4-吡啶甲醛57g，高效液相色谱纯度99.57%。

[0025] 实施例2

[0026] 一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：

[0027] （1）将113.5克4-氯吡啶溶于900mL乙醚中加至装有冷凝器、搅拌器和温度计的耐压反应器中，加热至40℃，加入40克金属镁粉混合均匀，反应1小时，反应用TCL监测至原料点基本消失后继续保温反应0.5小时；

[0028] （2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，保持反应体系压力为0.25Mpa，40℃反应1小时；

[0029] （3）步骤（2）反应完毕后，往反应体系中缓慢滴加100mL蒸馏水进行水解，1小时滴加完毕，滴加完毕后继续反应10分钟，然后在40℃下蒸出乙醚，待乙醚蒸发完毕后，加入乙酸乙酯200mL萃取三次，合并有机相，用饱和碳酸钠溶液50mL洗涤一次，饱和食盐水50mL洗涤一次，有机相用5g无水硫酸钠干燥后，蒸出回收乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集得到4-吡啶甲醛58.4g，高效液相色谱纯度99.3%。

[0030] 实施例3

[0031] 一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：

[0032] （1）将113.5克4-氯吡啶溶于800mL甲基叔丁醚中加至装有冷凝器、搅拌器和温度计的耐压反应器中，加热至55℃，加入40克金属镁粉混合均匀，反应0.5小时，反应用TCL监测至原料点基本消失后继续保温反应1小时；

[0033] （2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，保持反应体系压力为0.25Mpa，保温反应1小时；

[0034] （3）步骤（2）反应完毕后，往反应体系中缓慢滴加100mL蒸馏水进行水解，1小时滴加完毕，滴加完毕后继续反应10分钟，然后在56℃下蒸出甲基叔丁醚，待甲基叔丁醚蒸发完毕后，加入乙酸乙酯200mL萃取三次，合并有机相，用饱和碳酸钠溶液50mL洗涤一次，饱和食盐水50mL洗涤一次，有机相用5g无水硫酸钠干燥后，蒸出回收乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集得到4-吡啶甲醛56.7g，高效液相色谱纯度99.6%。

[0035] 实施例4

[0036] 一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：

[0037] （1）将120千克4-氯吡啶溶于850L四氢呋喃中加至装有冷凝器、搅拌器和温度计的耐压反应器中，加热至50℃，加入54千克金属镁粉混合均匀，反应0.5小时，反应用TCL监测至原料点基本消失后继续保温反应0.5小时；

[0038] （2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，保持反应体系压力为0.5Mpa，80℃反应0.5小时；

[0039] （3）步骤（2）反应完毕后，往反应体系中缓慢滴加240L蒸馏水进行水解，1小时内滴加完毕，滴加完毕后继续反应10分钟，然后在70℃下蒸出四氢呋喃，待四氢呋喃蒸发完毕后，加入乙酸乙酯120L萃取三次，合并有机相，用饱和碳酸钠溶液洗涤一次，饱和食盐水洗涤一次，有机相用无水硫酸钠干燥后，蒸出回收乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集得到4-吡啶甲醛60Kg，高效液相色谱纯度99.6%。

[0040] 实施例5

[0041] 一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：

[0042] （1）将113.5克4-氯吡啶溶于3L乙醚中加至装有冷凝器、搅拌器和温度计的耐压反应器中，加热至40℃，加入30克金属镁粉混合均匀，反应1小时，反应用TCL监测至原料点基本消失后继续保温反应0.5小时；

[0043] （2）步骤（1）反应完毕后，通入一氧化碳气体，保持反应体系压力为0.1Mpa，40℃反应4小时；

[0044] （3）步骤（2）反应完毕后，往反应体系中缓慢滴加227mL蒸馏水进行水解，1小时滴加完毕，滴加完毕后继续反应10分钟，然后在40℃下蒸出乙醚，待乙醚蒸发完毕后，加入乙酸乙酯200mL萃取三次，合并有机相，用饱和碳酸钠溶液洗涤一次，饱和食盐水洗涤一次，有机相用无水硫酸钠干燥后，蒸出回收乙酸乙酯，残余物减压蒸馏，收集得到4-吡啶甲醛55g，高效液相色谱纯度99.35%。

[0045] 实施例6

[0046] 一种催化氧化合成4-吡啶甲醛的方法，包括以下步骤：

[0047] （1）将113.5克4-氯吡啶溶于770mL甲基叔丁醚中加至装有冷凝器、搅拌器和温