《吡啶及其衍生物》PPT课件.ppt

1,2.2.2 吡啶（Pyridine）及其衍生物,吡啶及其衍生物是一类比哌嗪类应用更为广泛的重要的医药中间体，广泛应用于药物的合成，可作为甾族化合物、磺胺类及抗组胺如非尼拉敏的合成原料。,2,非尼拉敏Pheniramine别名：苯吡丙胺，抗感明，屈米通，Prophenpyridamine，Trimeton 丙胺类抗组胺药，镇静作用弱。用于皮肤粘膜、过敏性疾病，对眼部过敏性疾病好。,3,一 吡啶 Pyridine,（1）性质,又称杂氮苯，无色或淡黄色有吸湿性的液体，有很苦的特殊臭味。溶于水、醇、醚等多种有机溶剂。易燃、易爆。分子式：C5H5N,分子量：79.101，结构式：,4,有毒，能使神经中枢麻醉；极臭，空气中含量达310-5时，大部分人便不能忍受。吡啶的基本物性数据如下：,5,（2）用途,医药工业用于制磺胺、合霉素、VA、可的松以及驱虫药、局部麻醉药等；,印染的稳定剂、合成橡胶促进剂、涂料溶剂、合成树脂的缩合剂；重要的有机合成原料和溶剂;制造乙烯吡啶、杀虫剂、除草剂等。,6,（3）吡啶生产工艺,煤焦油分离法焦炉煤气经硫酸洗涤、氨水中和得粗吡啶，再经加热脱渣得水吡啶。水吡啶用纯苯恒沸脱水，得无水吡啶；蒸馏，截取110-120馏分，再精馏，即得纯吡啶。,7,g/m3。合成吡啶工业化以后，由焦炉煤气回收吡啶的量仅占很小的比重，在我国占一定比例。,8,由乙醛、甲醛和氨的气-固相催化反应,乙醛、甲醛和氨进行气-固相催化反应，可得吡啶与3-甲基吡啶的混合物。Al2O3为主催化剂、金属氧化物为助催化剂。,9,工艺过程乙醛、甲醛和氨进入装有催化剂的反应器，反应温度约370，反应后的气体经过萃取、精馏得到吡啶和3-甲基吡啶，总收率约60%，其中吡啶为40-50%、3-甲基吡啶为20-30%，二者的比例取决于甲醛、乙醛的比率。,10,反应可通过添加甲醇来提高产率。,注意：进料中甲醛、乙醛的比例大大超过理论量，以防止2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的产生，因为3-甲基吡啶和4-甲基吡啶的沸点仅相差1，4-甲基吡啶的带入将使3-甲基吡啶的精制非常困难。,11,用丙烯醛代替甲醛、乙醛则3-甲基吡啶的收率可达40-50%。,12,以四氢化糠醇为原料,四氢化糠醇与氨反应，再脱氢。,在化学合成法中，采用醛（甲醛、乙醛）生产吡啶是最重要的工业方法。,13,二 2-甲基吡啶 2-Methylpyridine,(1)性质，别名-皮考林，无色油状液体，有吡啶臭味，易溶于水，能与醇、醚混溶。毒性与吡啶基本相同。分子式：C6H7N，分子量：93.13，结构式：,14,基本物性数据如下：,15,（2）用途,2-甲基吡啶可用于制取2-乙烯吡啶、长效磺胺、抗矽肺病药、牲畜驱虫药、家禽用药、有机磷解毒剂、局部麻醉剂、泻药等。,用于生产氮肥增效剂（N-Serve）、胶片感光剂的添加物、染料中间体和橡胶促进剂等。,16,（2）合成,煤焦油分离法由煤焦油分离所得的粗吡啶、先脱渣得水吡啶，再在填料塔内进行常压蒸馏，并用纯苯与水共沸蒸馏脱去吡啶中的水；截取100120、120160吡啶馏分，再将120160吡啶馏分进行精馏，截取126-131馏分，即为2-甲基吡啶。,17,乙醛合成法,乙醛与氨进行气相反应而得，其反应式：,18,乙醛氨,常压、350-500，Al2O3为催化剂,2-甲基吡啶,4-甲基吡啶,收率40-60%,气体,含量:99.2%,工艺过程,19,乙醛与氨气相反应与乙醛、甲醛和氨气相反应所用的催化剂基本相同，可以设计一套装置进行两种反应的生产，意大利Montecation公司就有一套装置生产4种产品。,20,乙炔法,由乙炔和氨进行催化反应，主要产品为2-甲基吡啶和4-甲基吡啶，同时有乙腈副产物生成。,21,乙炔与乙腈在120-180、0.8-2.5MPa、钴化合物为催化剂,反应得到2-甲基吡啶。,22,乙烯与氨反应,乙烯通入含二价钯盐的氨水中，生成2-甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶的混合物。,23,析出的金属钯，由于反应液中添加的二价铜盐使其氧化成二价钯盐。,形成的亚铜复盐，经加氨后遇空气氧化成二价铜的复盐。,24,产物组成(1t产物)：2-甲基吡啶0.8t，2-甲基-5-乙基吡啶0.2t。消耗定额：乙烯1.5t、氨0.6t合理消耗的钯。,25,乙烯与氨气在反应器反应后，进入气提塔，通入N2气提，气提气经冷却分出氨和N2，催化剂和冷凝液。催化剂去再生塔再生后循环使用。冷凝液经萃取、精馏（4个精馏塔）。,26,精馏塔制得产物：2-甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶。另外一些副产物如4-甲基吡啶和二甲基吡啶等。2-甲基吡啶与2-甲基-5-乙基吡啶比例与反应时间、压力、催化剂的浓度等有关。,27,丙酮与丙烯腈反应,丙烯腈与过量的丙酮以伯胺及弱酸催化、在180及2.2 MPa（表压）条件下进行液相反应，主要得到单氰乙基产物。后者在H2流下经过含钯催化剂的气相反应器，经氰基的还原、环化及脱氢，得到2-甲基吡啶。,28,三 3-甲基吡啶 3-Methylpyridine,（1）性质，无色油状液体，有不愉快的气味，能与水，乙醇、乙醚混溶。别名：-甲基吡啶、3-皮考林。分子式：C6H7N，分子量：93.13，结构式：,29,基本物性数据如下：,30,有毒，液体和蒸气刺激皮肤和粘膜，能使神经中枢麻醉，可引起流泪、咳嗽、不适、眩晕、头痛、疲劳、呼吸频繁、四肢震颤、麻醉和昏睡等症状。110-6以下时即有强烈的恶臭、3010-6时即开始令人难以忍受，但致命的情况不多。当皮肤接触时，发生独特的炎症，使皮肤脱脂并致皮裂，并伴有剧烈的灼痛。生产现场最高允许浓度为510-6。,31,（2）用途,3-甲基吡啶主要应用于合成烟酸、烟酰胺、维生素B6、尼可拉明和强心药等，,农药、饲料添加剂、香料等领域。,32,（3）合成,从煤焦油副产中回收吡啶和甲基吡啶分布于焦炉煤气、粗苯和焦油中，粗吡啶先脱渣得水吡啶；水吡啶在填料塔内进行常压精馏，并用纯苯与水共沸蒸馏脱水；截取110-120、120-160，再将120160吡啶馏分进行精馏，截取138-145馏分，即为3-甲基吡啶产品。,33,乙醛、甲醛与氨反应,国内的主要生产装置有两套：一套是2000年由美国瑞利公司与南通醋酸化工厂合作建设的 1.1万吨/年吡啶系列产品生产装置，其中3-甲基吡啶产能3000吨/年；南京红太阳集团的8000吨/年吡啶及下游系列产品生产装置，其中 3-甲基吡啶产能为10002000吨/年。也有一些小规模装置，产量很低；产品质量也不佳。,34,以乙醛、甲醛、氨为原料合成该法是3-甲基吡啶的主要合成方法。原料配比为乙醛、37%甲醛和氨=1.648：1.665：3.096（mol），加入装有SiO2-Al2O3-Bi2O3催化剂的反应器中,反应温度432 左右,反应后的气体经萃取、精馏得到吡啶和3-甲基吡啶,总收率60%,其中 吡啶为40%50%,3-甲基吡啶为20%30%,两者的比例取决于原料中甲醛、乙醛的比率。,35,丙烯醛与氨反应,丙烯醛与氨反应主要产生3-甲基吡啶及少量吡啶。反应式：,36,四 4甲基吡啶 4-Methylpyridine,（1）性质，无色或淡黄色油状液体，具有吡啶碱气味，能与水，乙醇、乙醚混溶。有毒，毒性与吡啶相当，别名：-皮考林。分子式：C6H7N，分子量：93.13，结构式：,37,基本物性数据如下：,38,（2）用途,可用于生产药物异烟肼、解毒药双复磷和双解磷；有机合成原料和溶剂；用于杀虫剂、染料、橡胶助剂和合成树脂的生产。,39,（3）生产,硅铝催化剂，乙醛与氨反应制得。,40,五 多甲基-吡啶,（1）2,5-二甲基-吡啶 2,5-Dimethylpyridine,又称2,5-二甲基氮杂茂，结构式：,41,（2）2,6-二甲基-吡啶 2,6-Dimethylpyridine,（3）3,5-二甲基-吡啶 3,5-Dimethylpyridine,42,（3）2,4,6-三甲基-吡啶 2,4,6-Trimethylpyridine,43,六 4-乙基吡啶 4-Ethylpyridine,（1）性质，（0.1MPa），相对密度0.9404（22），折射率1.5029（18），闪点47。微溶于水，溶于乙醇、乙醚和吡啶。有毒，易经皮肤吸收，对皮肤和粘膜有刺激性。,44,别名：-乙基吡啶，分子式：C7H9N，分子量：106.15，结构式：,（2）用途可用于合成药物，也可用于合成农药，有机中间体。,45,（3）合成,由吡啶与乙酐在锌粉存在下反应制得。,46,工艺过程在反应锅中，分次将锌粉加入乙酐和无水吡啶的混合液中，反应剧烈放热，用水浴冷却，保温25-30。每次加锌粉后，都搅拌回流0.5h。反应物冷却后，用40%氢氧化钠溶液缓缓中和，经水蒸气蒸馏，馏出物用固体氯化钾饱和，分出桔红色有机层，水层用氯仿萃取，将有机层和萃取液合并进行分馏，先蒸出氯仿，吡啶和水，再收集145-165馏分；再重新分馏，收集165-167馏分。即为4-乙基吡啶成品，收率约35%。,47,七 2-乙烯基吡啶 2-Vinylpyridine,（1）性质，别名：2-乙烯基氮杂苯，无色液体，沸点159-160，50-55（533Pa），相对密度0.9985（20），折射率1.5495，闪点46。微溶于水，极易溶于乙醇、乙醚和氯仿，溶于苯、丙酮。有催泪性、有毒。分子式：C7H7N，分子量：104.14，结构式：,48,（2）用途,可制得聚2-乙烯吡啶，再经氧化得到防治矽肺病的药物克矽平；也是血管扩张药物培他啶盐酸盐的中间体。在有机合成上为中间体，可与丁二烯、苯乙烯共聚，可制得乙烯基吡啶改性的乳胶；也用于粘接剂。,49,（3）生产,2-羟乙基吡啶脱水法,工艺过程：将2-羟乙基吡啶和NaOH投入脱水锅中，缓缓加热到95-100，保温反应2h，降温到40，分去水层，油层减压蒸馏，收集60-75（2.27 kPa）的馏分，得2-乙烯基吡啶。,50,2-甲基吡啶-甲醛合成法,由2-甲基吡啶与甲醛反应，反应式：,51,方法一 配料比：2-甲基吡啶：甲醛：NaOH溶液（50%）=1：0.4：0.1。2-甲基吡啶和甲醛混合均匀，经柱塞泵打入管式反应器，控制流量使反应液停留时间为8min，保持压力9.08MPa，温度2502，进行加成反应，得2-羟乙基吡啶溶液，收率30%。,52,反应液回收未反应的2-甲基吡啶，加入50%NaOH溶液洗涤，精馏后再用。剩余液中加入40%NaOH溶液，加热回流脱水，然后减压蒸馏，收集70（8.0 kPa）以上的馏分，得粗品2-乙烯基吡啶；当温度达160时停止收集，再进行精馏，收集70（2.67kPa）以上的馏分，即得精品2-乙烯基吡啶，收率30%，含量98%以上。,53,方法二 配料比:2-甲基吡啶：甲醛（36%）=1：0.57，2-甲基吡啶、甲醛加入耐压反应罐，通氮同时开动搅拌器，加热至125、压力约0.4 MPa，反应20h后，减压蒸馏，收集130-145（2.1kPa）馏分，得2-羟乙基吡啶，收率45%。,54,2-羟乙基吡啶：NaOH=1：0.05。2-羟乙基吡啶加入反应罐，在搅拌下慢慢加入NaOH，缓缓加热到95-100，保温反应2h后降温至40，加NaOH脱水，弃去水层。油层减压蒸馏，收集60-75（2.3 kPa）的馏分，得2-乙烯基吡啶，收率25%。,55,4-乙烯基吡啶（4-Vinylpyridine）,56,八 哌啶 Piperidine,(1)性质 别名六氢吡啶、一氮六环、六氢氮杂苯，无色易燃液体，具有类似胡椒的气味。溶于水、乙醇、乙醚、苯和氯仿等。强有机碱，与无机酸作用生成盐。能随水蒸气挥发,有腐蚀性，密封于阴凉干燥处。分子式：C5H11N，分子量：85.15，结构式：,57,基本物化性质如下:,58,（2）用途作为药物中间体可用于制造局部麻醉药、止痛药、杀菌剂、润湿剂。有机合成中间体、还可作环氧树脂的固化剂、橡胶硫化促进剂等。,59,（3）合成,胡椒碱分解哌啶存在于胡椒中，由胡椒碱分解可得胡椒酸和哌啶。反应式：,60,以四氢化糠醇为原料,四氢化糠醇与氨在还原条件下得哌啶。反应式：,61,以吡啶为原料生产,62,吡啶与Raney Ni混合均匀后，加热至50时，通H2至4.90MPa，继续加热至150；釜内压力降至0.98-1.96 MPa，温度逐渐升至150-200，加H2至6.86MPa，再降至0.98-1.96 MPa时，于200再通H2至6.86MPa，通H2约6-7次至不吸收H2为止。反应液降温至70左右，取上层清液过滤，将滤液进行分馏，收集102-108馏出液，即得哌啶。,63,方法二 将吡啶于无水乙醇中加热，投入金属钠，反应结束后，用水蒸气蒸馏，蒸出哌啶和乙醇，用盐酸中和后蒸去乙醇，即得哌啶盐酸盐，再用NaOH处理，可获游离的哌啶。,64,九 其它吡啶衍生物,（1）2-溴吡啶（2-Bromopyridine）或-溴吡啶用于药物中间体和有机合成中间体。吡啶在高温下与溴发生溴取代反应制得。,65,（2）2-氨基吡啶或2-吡啶胺 2-Aminopyridine,医药工业用于生产治疗溃疡性结肠炎药物柳氮磺胺吡啶(SASP)、抗过敏药抗敏胺（去敏灵）等，可用于有机合成，也可用作试剂。吡啶经氨化而得。,66,（3）3-氨基吡啶或-吡啶胺 3-Aminopyridine,主要用于生产胃溃疡和十二指肠溃疡药的中间体，农药杀菌剂Buthiobate的原料。以烟酸酰胺为原料制得。,67,思考题,1以乙醛、甲醛为主要原料制取吡啶的原理如何？2 乙醛与氨气相反应 制取2-甲基吡啶的原理如何？3由2-羟乙基吡啶脱水制取2-乙烯基吡啶的原理如何？,