[发明专利]一种2-吡啶甲酸铬的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成2-吡啶甲酸铬的方法。

背景技术

2-吡啶甲酸铬，又名2-吡啶羧酸铬，英文名称为chromium picolinate，结构式如下：

分子式为C₁₈H₁₂N₃O₆Cr，为紫红色结晶型细小粉末，常温下稳定，微溶于水，不溶于乙醇，其中铬为三价铬。

在元素周期表中，铬属于第一过渡系的VIB族，原子量为51.996、原子序数为24的银白色金属，质硬而脆，其较常见的氧化态为0、⁺2、⁺3和⁺6，随着价态的升高、氧化性增强。二价铬在空气中不稳定，可被氧化成三价铬，六价铬主要与氧结合成铬酸盐和重铬酸盐，是一种很强的氧化剂，而在酸性溶液中很容易被还原为三价铬。铬源包括无机铬和有机铬两种形式，大量研究表明，无机铬尤其是六价铬被列为有毒物质，对生命有很大的危害，长期接触能够致癌，而有机铬却恰恰相反，它具有特殊的生理作用，是“生命体所必需的矿物元素”。有机铬是指包括烟酸铬、吡啶甲酸铬在内为动物机体所必需的微量元素，其生理功能主要是作为葡萄糖的耐量因子，胰岛素的活化剂，DNA和RNA的稳定剂，影响机体内糖、脂、蛋白质和核酸的代谢，从而作用于机体的生殖生长和免疫。

在养殖业上，针对2-吡啶甲酸铬的应用，科学家们做了大量的研究工作，研究表明2-吡啶甲酸铬可以降低集约化养殖的动物因应激而导致的死亡率，可以明显提高动物胴体品质、降低背膘厚、提高瘦肉率，可以提高母畜的出生活仔数和21日龄窝重。2-吡啶甲酸铬于2008年被纳入中华人民共和国《饲料添加剂品种目录》，作为动物所必需的营养素允许在饲料行业中使用。

有机三价铬的生理生化功能表现为：(1)可激活胰岛素与细胞膜间的二硫键，提高胰岛素与特异受体的结合力，促进葡萄糖的运输和肝糖原的合成；(2)可维持核酸结构的完整性和稳定性，有助于甘氨酸、丝氨酸、蛋氨酸等氨基酸在组织中的贮存，增强蛋白质的合成作用；(3)对某些酶有促进作用，有助于抑制血清胆固醇水平，参与机体胆固醇的平衡调节；(4)可增强机体免疫功能和抗应激能力，并可刺激机体的造血功能。另外，铬具有增强人体胰岛素功能、预防糖尿病、控制冠心病和高血压，促进人体发育和预防近视眼等作用。在经过大量的毒理实验，美国食品营养委员会于2003年再次肯定了2-吡啶甲酸铬的安全性，在保健品市场上，2-吡啶甲酸铬于2000年进入GRAS（Generally Recognized As Safe Status），这是美国承认保健品安全性的权威指标。到目前为止，有机铬保健品中2-吡啶甲酸铬是唯一进入GRAS的保健品。在我国保健品市场上，2-吡啶甲酸铬已经被允许加入到保健品中。

由于2-吡啶甲酸铬无论对人类健康还是畜禽类的养殖都具有重要的应用，因此其合成工艺也受到了国内外学者的普遍关注，目前，2-吡啶甲酸铬主要由化学合成制得，大多以2-甲基吡啶、2-氰基吡啶或者2-乙烯基吡啶为原料，经过氧化或者水解后再与三价无机铬反应得到2-吡啶甲酸铬。中国专利公开号CN1408708A，公开日2003年04月09日，发明创造名称“饲料添加剂2-吡啶甲酸铬合成工艺”，其以2-乙烯基吡啶为原料采用高锰酸钾氧化法合成2-吡啶甲酸，再与三氯化铬络合得到2-吡啶甲酸铬，该方法氧化得到的2-吡啶甲酸需要重结晶多次导致了反应的收率低而且得到的最终产品质量不好。

中国专利公开号CN1772737A，公开日2006年05月17日，发明创造名称“一种2-吡啶甲酸铬的合成方法”，公开了以2-甲基吡啶为原料、以铬酐、重铬酸钠与浓硫酸为氧化剂合成2-吡啶甲酸，再与三价无机铬络合得到2-吡啶甲酸铬，该方法使用的铬酐、重铬酸钠等为具有剧毒、强致癌性的强氧化剂，而且浓硫酸参与反应使反应不易控制，无法进行工业化放大，产生的大量废液也很难处理，对环境造成了极大的危害。

中国专利公开号CN101602716A，公开日2009年12月16日，发明创造名称“2-吡啶甲酸铬的合成方法”，公开了以2-氰基吡啶为原料合成2-吡啶甲酸铬的一种方法，该发明将2-氰基吡啶用碱水解后加酸中和形成2-吡啶甲酸，再与三价无机铬络合得到2-吡啶甲酸铬，该合成路线简单，但是水解时间长，能耗高，虽然该反应络合反应的收率高，但是总反应收率低，而且2-氰基吡啶价格昂贵，不适合放大生产。