[发明专利]一种吡啶氧化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吡啶氧化的方法。

背景技术

N-氧化吡啶是一个重要的吡啶衍生物，由于氮原子被氧化后，不能再形成带正电的吡啶离子，有利于发生芳香族亲电取代反应。取代完毕，再将氮上的氧除去，就可以得到由吡啶直接取代所不能得到的衍生物。因此氧化吡啶是常用的有机合成试剂，也是常用的医药、化工产品的中间体，它还可以作为一种新型非离子表面活性剂，能够起到增加表面吸附、降低表面粘度、稳定泡沫的作用。

由于制备反应的机理不同，N-氧化吡啶的制备可分为直接氧化法和催化氧化法：直接氧化法常用的氧化剂有过氧化氢和过氧乙酸。过氧化氢氧化法具有过程简单、条件温和、收率高等优点，但其仍存在作为介质的冰醋酸需求量大、操作麻烦、耗时长等缺点。过氧乙酸氧化法具有反应时间短，冰醋酸使用量小等优点，但在合成过程中仍存在过氧乙酸稳定性差、高温易分解、易爆炸以及目标产物收率低等问题。传统的催化氧化制备N-氧化吡啶的方法一般是采用乙酸作催化剂，过量的氧化剂过氧化氢H₂O₂氧化吡啶后，用氯仿萃取、干燥、减压蒸馏而制备得到，但该方法仍存在以下不足：(1)反应时间长、能耗大、工艺过程复杂；(2)N-氧化吡啶极性强，在水中的溶解度相当大，而氯仿萃取的效果不是很好，从而导致得到的产物不够纯净。

由此可以看出，现有技术的各种制备N-氧化吡啶的方法均存在产物难分离，且工艺过程复杂、耗时长及能耗大等种种缺陷，因此，如何开发出一种不仅产物易分离，且工艺简单、成本低廉、目标产物收率高的制备N-氧化吡啶的方法将是日后研发的重点方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种产物易分离，并且工艺简单、成本低廉、目标产物N-氧化吡啶的选择性好的吡啶氧化方法。

为了克服现有技术制备N-氧化吡啶的方法存在的上述种种问题，本发明的发明人经过长期的努力，终于发现，采用臭氧作为氧化剂进行氧化吡啶可克服前述存在的产物难分离，且工艺过程复杂、耗时长、能耗大及目标产物收率低等缺陷，基于这个发现完成了本发明。

本发明提供了一种吡啶氧化的方法，该方法包括，在氧化反应条件下，将吡啶与氧化剂接触，其中，所述氧化剂为含有臭氧的气体。

本发明的方法通过采用臭氧作为氧化剂无需加入催化剂即可以将吡啶氧化为N-氧化吡啶，并且该方法工艺过程简单，无需在反应体系中引入额外的引发剂、抑制剂便可良好的控制反应的程度；并且本发明的方法可以不在溶剂存在下进行，从而最终的反应体系中只存在吡啶和N-氧化吡啶两种液体物料，而且吡啶的沸点为115℃，N-氧化吡啶的沸点为270℃，从而二者只需通过蒸馏即可实现很好的分离；在上述基础上，本发明的目标产物的选择性也较高。同时，在本发明的优选情况下，通过在体系中引入催化剂可以进一步提高反应物的转化率与目标产物的收率；特别优选情况下，采用本发明的优选催化剂，本发明优化的溶剂，本发明的方法可以进一步提高反应物的转化率与目标产物的收率。

相比于传统方法，本发明的方法具有产物易分离、工艺过程简单、成本低廉及效率高等优点。

具体实施方式

本发明提供了一种吡啶氧化的方法，该方法包括，在氧化反应条件下，将吡啶与氧化剂接触，其中，所述氧化剂为含有臭氧的气体。

根据本发明的方法采用含有臭氧的气体作为氧化剂。臭氧(又名三原子氧，俗称“福氧、超氧、活氧”，分子式是O₃)，在常温常压下，为呈淡蓝色的气体。本发明的发明人在研究过程中发现，采用含有臭氧的气体作为氧化剂可以直接将吡啶氧化成为目标产物N-氧化吡啶，并且臭氧在常温下能够自行分解为氧气，不会产生例如使用过氧化氢作为氧化剂时面临的需要对含有过氧化氢的溶液进行处理的缺点。因此，根据本发明方法环境友好。

根据本发明的方法，所述含有臭氧的气体可以为臭氧，还可以为臭氧与稀释气体的混合气体。根据本发明的方法，所述含有臭氧的气体优选为臭氧与稀释气体的混合气体，这样可以方便地对臭氧的浓度进行调节，从而更好地控制反应的剧烈程度。

本发明中，在所述含有臭氧的气体为臭氧与稀释气体的混合气体时，所述混合气体中臭氧的浓度可以根据具体的氧化反应条件进行适当的选择。优选地，以所述混合气体的总体积为基准，所述混合气体中臭氧的含量为1体积％以上。更优选地，以所述混合气体的总体积为基准，所述混合气体中臭氧的含量为5体积％以上。一般地，以所述混合气体的总体积为基准，所述混合气体中臭氧的含量可以为5-80体积％，优选为5-50体积％，更优选为5-30体积％。