CN111569947A - 一种合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成2‑甲基吡啶有机钴催化剂的方法，包括如下步骤：步骤1：选用碳酸钠作为碱，将氯化钴、环戊二烯和碳酸钠放在N,N‑二甲基甲酰胺中高温反应，环戊二烯在碱性条件下可以与氯化钴配位生成有机钴催化剂；步骤2：生成的有机钴催化剂溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，通过减压蒸馏将N,N‑二甲基甲酰胺蒸去，加入水和二氯甲烷，氯化钠溶解于水中，分层后分离，通过反复萃取操作，减少有机溶剂里面的盐含量，将得到的二氯甲烷溶液放入低温环境下，有机钴催化剂缓慢析出，析出晶体经过抽滤，烘干得到高纯度的有机钴催化剂。本发明通过一步反应得到所需的有机钴催化剂，而且能够通过结晶的方法提高最终产物的纯度。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂合成方法，特别涉及一种合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法。
背景技术
2-甲基吡啶又称α-甲基吡啶，主要用于制取橡胶骨架材料的浸胶丁吡胶乳的原料2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶；同时还可用于制取氮肥增效剂(N-Serve)、牲畜驱虫药、家禽用药、胶片感光剂的添加物、染料中间体和橡胶促进剂等；作为实验试剂，用于检定钴、氰酸盐和铁；在医药上用于制备思卡尼、扑尔敏、解磷定、乙酰半胱氨酸、长效磺胺等药物；在农药上，以2-甲基吡啶为原料合成重要农药的中间体2-羟基-3,5,6-三氯吡啶、2-三氟甲基-6-氯吡啶等；2-甲基吡啶还可合成重要的精细化工中间体如2-氰基吡啶、2-吡啶甲醇、2-吡啶甲醛、2-吡啶甲酸酯等。
目前，用于合成2-甲基吡啶的催化剂制备方法(CN200710143936.X)中公布了合成2-甲基吡啶的有机钴催化剂方法。最新的合成方法是：往反应釜中加入四氢呋喃和氨基钠，在温度0～45℃滴入环戊二烯,保持0.5～3h,制成环戊二烯基钠，在60～70℃下保持回流并继续搅拌反应1～2h,催化剂制备完成，蒸馏回收溶剂，加入乙腈得到混合物状态的催化剂。该方法主要缺点是操作步骤复杂，分步反应损失较大，产率不高。最后氯化钠等金属盐除去不干净所得有机钴催化剂晶体纯度不高，催化效果不太理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，该方法可以通过一步反应得到所需的有机钴催化剂，而且能够通过结晶的方法提高最终产物的纯度，为了解决分步合成，减少操作步骤，提高有机钴催化剂产物的纯度，以便提高反应效率，可以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，包括如下步骤：
步骤1：选用碳酸钠作为碱，将氯化钴、环戊二烯和碳酸钠放在N,N-二甲基甲酰胺中高温反应，环戊二烯在碱性条件下可以与氯化钴配位生成有机钴催化剂；
步骤2：生成的有机钴催化剂溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，里面也含有氯化钠等溶于水的盐。通过减压蒸馏将N,N-二甲基甲酰胺蒸去后，加入了水和二氯甲烷，氯化钠等盐溶解于水中，而有机钴催化剂易溶于二氯甲烷中，分层后可以将其分离，通过反复萃取操作，减少有机溶剂里面的盐含量。将得到的二氯甲烷溶液放入低温环境下，有机钴催化剂可以缓慢析出，提高有机钴催化剂的纯度。析出晶体经过抽滤，烘干可以得到高纯度的有机钴催化剂。
进一步地，步骤1的合成反应在碱性条件下进行，使用碳酸钠作为碱，碳酸钠与环戊二烯、六水合氯化钴摩尔比是在1.2:2:1.2与1.8:2:1.8之间。
进一步地，步骤1的N,N-二甲基甲酰胺作为合成反应溶剂，溶剂用量与氯化钴的质量比为5.4～8.5。
进一步地，步骤1的合成反应温度为90～100℃，反应时间为8～10h。
进一步地，步骤2反应后处理采用二氯甲烷和水溶解萃取，萃取2～3次，再加入硫酸钠水溶液萃取有机相的杂质，硫酸钠溶液浓度21.9％～25％。
进一步地，步骤2反应后处理中将萃取得到的二氯甲烷溶液放入低温-5～0℃环境下冷却析晶，析晶时间7～8h。
进一步地，步骤2反应后处理中析晶后溶液低温抽滤，抽滤固体烘干温度为50～60℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用一步法合成反应，缩减合成步骤，操作简单。
2.本发明采用低温析晶方式，提高了催化剂的纯度。
3.本发明采用碳酸钠作为碱，降低成本，解决氨基钠作为碱易分解的难题。
4.本发明采用萃取的方式除去氯化钠等金属盐，残留的金属盐较少，降低金属盐对合成的催化剂结构影响。
5.本发明采用二氯甲烷作为结晶溶剂，二氯甲烷沸点低，溶解度高，与水不互溶可以减少催化剂的损失，同时烘干速度快，降低水的影响，提高产率。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，合成原料包括六水合氯化钴、环戊二烯、碳酸钠、N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷，反应具体步骤如下：
实施例1
1.合成。将89g六水合氯化钴、40g碳酸钠和33g环戊二烯放入1000mL反应瓶中，加入500mL的N，N-二甲基甲酰胺溶液，搅拌溶解，设置温度为90℃，反应回流10h。
2.处理。将得到的反应液冷却，在80℃减压蒸馏，蒸出溶剂N,N-二甲基甲酰胺，得到粉红色固体，加入200mL的水和200mL的二氯甲烷萃取，放出水溶液。反复操作三次，再加入硫酸钠水溶液萃取一次，放出水溶液。得到的含有有机钴催化剂的二氯甲烷溶液放入-5℃条件下结晶，冷藏8个小时后，取出反应液有固体析出。抽滤得到有机钴催化剂晶体。50℃条件下烘干晶体，称重40g，产率可达83％。
实施例2：
1.合成。将107g六水合氯化钴、48g碳酸钠和33g环戊二烯放入1000mL反应瓶中，加入800mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液，搅拌溶解，设置温度为93℃，反应回流8h。
2.处理。将得到的反应液冷却，在80℃减压蒸馏，蒸出溶剂N,N-二甲基甲酰胺，得到粉红色固体，加入200mL的水和200mL的二氯甲烷萃取，放出水溶液。反复操作三次，再加入硫酸钠水溶液萃取一次，放出水溶液。得到的含有有机钴催化剂的二氯甲烷溶液放入-5℃条件下结晶，冷藏8个小时后，取出反应液有固体析出。抽滤得到有机钴催化剂晶体。50℃条件下烘干晶体，称重42g,产率可达86％。
实施例3：
1.合成。将109g六水合氯化钴、49g碳酸钠和50g环戊二烯放入1000mL反应瓶中，加入700mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液，搅拌溶解，设置温度为95℃，反应回流10h。
2.处理。将得到的反应液冷却，在80℃减压蒸馏，蒸出溶剂N,N-二甲基甲酰胺，得到粉红色固体，加入200mL的水和200mL的二氯甲烷萃取，放出水溶液。反复操作三次，再加入硫酸钠水溶液萃取一次，放出水溶液。得到的含有有机钴催化剂的二氯甲烷溶液放入-5℃条件下结晶，冷藏8个小时后，取出反应液有固体析出。抽滤得到有机钴催化剂晶体。50℃条件下烘干晶体，称重57g，产率可达78％。
实施例4：
1.合成。将109g六水合氯化钴、49g碳酸钠和50g环戊二烯放入1000mL反应瓶中，加入700mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液，搅拌溶解，设置温度为90℃，反应回流10h。
2.处理。将得到的反应液冷却，在80℃减压蒸馏，蒸出溶剂N,N-二甲基甲酰胺，得到粉红色固体，加入200mL的水和200mL的二氯甲烷萃取，放出水溶液。反复操作三次，再加入硫酸钠水溶液萃取一次，放出水溶液。得到的含有有机钴催化剂的二氯甲烷溶液放入-5℃条件下结晶，冷藏8个小时后，取出反应液有固体析出。抽滤得到有机钴催化剂晶体。50℃条件下烘干晶体，称重59g，产率可达81％。
以上的4个实施例，采用六水合氯化钴、环戊二烯、碳酸钠、N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷为原料，采用一步法合成反应，缩减合成步骤，采用低温析晶方式，提高了催化剂的纯度，由于采用萃取的方式除去氯化钠等金属盐，残留的金属盐较少，降低金属盐对合成的催化剂结构影响，采用二氯甲烷作为结晶溶剂，二氯甲烷沸点低，溶解度高，与水不互溶可以减少催化剂的损失，使得到的机钴催化剂催化剂的重量均达到40g以上，并且产率均达到78％以上，因此，本发明相对于现有技术操作简单，分步反应催化剂损失小，产率高，达到较好的催化效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选用碳酸钠作为碱，将氯化钴、环戊二烯和碳酸钠放在N,N-二甲基甲酰胺中高温反应，环戊二烯在碱性条件下可以与氯化钴配位生成有机钴催化剂；
步骤2：生成的有机钴催化剂溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，通过减压蒸馏将N,N-二甲基甲酰胺蒸去，加入水和二氯甲烷，氯化钠溶解于水中，分层后分离，通过反复萃取操作，减少有机溶剂里面的盐含量，将得到的二氯甲烷溶液放入低温环境下，有机钴催化剂缓慢析出，析出晶体经过抽滤，烘干得到高纯度的有机钴催化剂。
2.如权利要求1所述的合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，其特征在于，步骤1的合成反应在碱性条件下进行，使用碳酸钠作为碱，碳酸钠与环戊二烯、六水合氯化钴摩尔比是在1.2:2:1.2与1.8:2:1.8之间。
3.如权利要求1所述的合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，其特征在于，步骤1的N,N-二甲基甲酰胺作为合成反应溶剂，溶剂用量与氯化钴的质量比为5.4～8.5。
4.如权利要求1所述的合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，其特征在于，步骤1的合成反应温度为90～100℃，反应时间为8～10h。
5.如权利要求1所述的合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，其特征在于，步骤2反应后处理采用二氯甲烷和水溶解萃取，萃取2～3次，再加入硫酸钠水溶液萃取有机相的杂质，硫酸钠溶液浓度21.9％～25％。
6.如权利要求1所述的合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，其特征在于，步骤2反应后处理中将萃取得到的二氯甲烷溶液放入低温-5～0℃环境下冷却析晶，析晶时间7～8h。
7.如权利要求1所述的合成2-甲基吡啶有机钴催化剂的方法，其特征在于，步骤2反应后处理中析晶后溶液低温抽滤，抽滤固体烘干温度为50～60℃。
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