[发明专利]一种2-吡啶甲酸的电解合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物合成领域，尤其涉及一种用于制备卡波卡因药物和神经性药物的中间体2-吡啶甲酸的电解合成方法。

背景技术

2-吡啶甲酸是重要的有机合成中间体，在医药工业中用于制备卡波卡因药物和神经性药物，在神经抑制和局部麻醉方面应用广泛；2-吡啶甲酸是合成各种2-吡啶甲酸盐的必备原料，其中2-吡啶甲酸铬是人类重要的保健药品，广泛用于人体补铬剂、饲料添加剂、糖尿病的治疗等；2-吡啶甲酸也可用于制备除草剂。

现有合成2-吡啶甲酸的方法主要有化学氧化法、空气催化氧化法和2-氰基吡啶水解法等。化学氧化法以 2-甲基吡啶为原料，经高锰酸钾或二氧化硒氧化得到2–吡啶甲酸，然后用溶剂提取，据文献报道的最终收率不到 70 %，且对环境污染严重，在工业合成上已逐渐被淘汰。以 2-乙烯基吡啶为原料，经高锰酸钾氧化，然后提取纯化得到2–吡啶甲酸，由于该反应的副反应较多，因此需要多次重结晶才能得到合格的产品。以 2-甲基吡啶为原料硫酸氧化也能得到2-吡啶甲酸，但该工艺会产生大量的废酸，处理困难，无工业化价值。空气催化氧化法也采用2-甲基吡啶为原料，利用催化剂和空气中的氧气为氧化剂合成2-吡啶甲酸，由于催化剂成本高、寿命短，且原料转化率低，因而也无工业化价值。2-氰基吡啶水解法采用2-氰基吡啶为原料直接碱性水解合成2-吡啶甲酸，该方法是目前普遍采用的生产方法，技术难度不高，但是也存在原料价格高，三废产生量大且不易处理等问题。比如公开号为CN101602715A的中国发明，公开了一种2-吡啶甲酸的合成方法，将2-氰基吡啶在碱性条件下进行水解，然后用酸中和，再蒸干后用乙醇提取得到2-吡啶甲酸。

发明内容

本发明的目的是提供一种以2-吡啶甲酸的多氯化物或2-吡啶甲酸的多氯化物盐为原料电解合成2-吡啶甲酸的生产方法，以解决现有生产方法中存在的产品收率低、环境污染大，经济效益差等问题，从而实现提高产品收率，减少三废排放，易于工业化生产，环境友好的绿色合成工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实施的：

一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，包括：

以2-吡啶甲酸的多氯化物或2-吡啶甲酸的多氯化物盐为原料，在pH 8.5～13.4范围内的碱性水溶液中，于20℃～80℃进行电解还原反应，电解还原反应结束后，电解液加酸中和至pH3～4，蒸除水份后的固体用溶剂提取，提取液蒸出溶剂后，得到2-吡啶甲酸结晶产品，反应过程如下：

，式中n=1～4的自然数。

作为优选，根据本发明所述的一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，其中，所述的2-吡啶甲酸的多氯化物是指3-氯-2-吡啶甲酸、5-氯-2-吡啶甲酸、6-氯-2-吡啶甲酸、3,5-二氯-2-吡啶甲酸、3,6-二氯-2-吡啶甲酸、5,6-二氯-2-吡啶甲酸、3,5,6-三氯-2-吡啶甲酸和3,4,5,6-四氯-2-吡啶甲酸中的一种或多种。

作为优选，根据本发明所述的一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，其中，所述的2-吡啶甲酸的多氯化物盐是指2-吡啶甲酸的多氯化物与碱金属的氢氧化物或碳酸盐反应所成的盐。碱金属的氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾，碱金属的碳酸盐如碳酸钠、碳酸钾。

作为优选，根据本发明所述的一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，其中，所述的2-吡啶甲酸的多氯化物或2-吡啶甲酸的多氯化物盐在碱性水溶液中的起始浓度为1-10wt%。控制起始浓度的理由是：在2-吡啶甲酸的多氯化物盐在水中的溶解度范围内。更有选的是，起始浓度为5-7.5wt%。更优选的起始浓度的理由是目标产物的合成收率较高。

作为优选，根据本发明所述的一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，其中，所述的电解还原反应中控制温度在30-50℃之间。控制电解温度的理由和优选温度的理由是出于节能和合成收率综合考虑。

作为优选，根据本发明所述的一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，其中，所述的溶剂提取中采用的溶剂是甲醇、乙醇或异丙醇。所选用的溶剂对2-吡啶甲酸溶解度大，而对无机盐溶解度小，利于2-吡啶甲酸的提取。

作为优选，根据本发明所述的一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，其中，所述的电解还原反应过程中以补充碱金属氢氧化物水溶液的方式维持反应体系的碱性条件。控制碱性条件的理由是保持较快的电解还原反应速度。

作为优选，根据本发明所述的一种2-吡啶甲酸的电解合成方法，其中，所述的2-吡啶甲酸结晶产品进一步用溶剂重结晶，得到含量大于99.5%的2-吡啶甲酸产品，溶剂采用的是甲醇、乙醇或异丙醇。