[发明专利]一种制备3-甲基吡啶-N-氧化物的方法

说明书

一种制备3‑甲基吡啶‑N‑氧化物的方法，属于农药/医药化学品中间体合成技术。本发明通过3‑甲基吡啶与过氧化氢在微混合器中快速混合并在高温条件下于微反应器中完成氧化，生成的3‑甲基吡啶‑N‑氧化物溶液经过进一步闪蒸得到产品。相比于现有工艺，在微反应器中进行氧化反应过程，热交换特性更好，有利于增强反应的可控性、消除设备内反应热点、提高操作温度上限；此外，由于微混合器内容易实现快速混合，瞬间达到均一的反应环境，反应的效率提高，反应通量容易实现放大；运用该工艺进行优化，过氧化氢的利用效率更高，在节省原料的同时，也可降低后续提纯等工艺的能耗。

技术领域

本发明涉及一种3-甲基吡啶-N-氧化物的制备方法，属于农药/医药化学品中间体合成技术领域。

背景技术

3-甲基吡啶-N-氧化物(3-METHYLPYRIDINE N-OXIDE)通常为白色至淡黄色晶体，是吡虫啉、乙虫脒等重要药物合成的中间体。目前，经过3-甲基吡啶-N-氧化物与三氯氧磷反应合成的2-氯-3-甲基吡啶和2-氯-5-甲基吡啶在农药、医药合成方面都有广泛的应用。

在目前的研究(CN102718705B，CN105001155A，CN104974088B,CN 106749000A)中，普遍采用过氧化氢作为氧化剂，其中过氧化氢的质量分数在25％～30％之间。在催化剂(钛硅分子筛、过渡金属氧化物或其盐类等)的作用下，于加热条件下与3-甲基吡啶原料在催化剂存在下反应制得。具体地，将一定的3-甲基吡啶加到反应釜中，加入酸及催化剂，在60～75℃分批滴加双氧水，随后保温7～8h，然后进行闪蒸即得到3-甲基吡啶-N-氧化物。由于氧化反应放热，且过氧化氢分解产生的氧气是高效的助燃剂，使该类工艺在实际操作过程中存在温度响应慢、反应周期长、放大困难等一系列棘手的问题，大幅增加了生产过程的能耗物耗。因此开发更高效、安全的合成技术非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备3-甲基吡啶-N-氧化物的方法，旨在解决实际操作过程中存在的温度响应慢、反应周期长、放大困难等一系列棘手的问题，进一步降低生产过程中的能耗物耗，进而使制备工艺更高效和更安全地进行。

本发明的技术方案如下：

一种制备3-甲基吡啶-N-氧化物的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

1)将3-甲基吡啶的料液A及催化剂放置于A储罐中均匀混合，制成料液A,其中催化剂为3-甲基吡啶质量分数的1％～5％；同时将过氧化氢料液B放置于B储罐中；

2)将料液A和料液B输送至微混合器中，使料液A和料液B的总流量在混合处的平均流速至少为1m/s，得到混合液C；混合液C在温度为75～90℃的微反应器高温反应段内发生氧化反应，得到含3-甲基吡啶-N-氧化物的反应溶液D；

3)将反应溶液D在微反应器低温冷却段内冷却至20～30℃后输送回A储罐中，与A储罐内的原有料液在搅拌下混合，直至B储罐中的料液全部通过微混合器与料液A混合并反应，在A储罐中得到含3-甲基吡啶-N-氧化物的混合溶液E；

4)将混合溶液E输入至微反应器中进行反应，并将反应后的反应液通入A储罐中，直至A储罐中的过氧化氢浓度达到或低于1％后，停止通入溶液E，随后泵出微反应器内的反应液至A储罐中，在A储罐中得到含3-甲基吡啶-N-氧化物的溶液F；

5)对步骤4)得到的溶液F在闪蒸罐中进行闪蒸，使3-甲基吡啶-N-氧化物被蒸出，被蒸出的3-甲基吡啶-N-氧化物经分步冷凝、干燥后，得到3-甲基吡啶-N-氧化物的产品；将闪蒸后含催化剂的剩余固体物回收再用。

优选地，所述催化剂采用磷钼酸和三氧化钼的混合物，其中两者的质量比在1：2到2：1之间。

优选地，步骤1)中，所使用的3-甲基吡啶的纯度应大于或等于80％；所述过氧化氢的质量分数在25％～35％之间，其pH用磷酸缓冲液缓冲至3.8～4.2范围。