一种合成2-乙酰基-3-甲基吡嗪的方法与流程

本发明涉及一种化学合成方法，具体是指一种香精香料的合成方法。

背景技术：

吡嗪类化合物伴随着人类的生活而存在，在许多的天然的或加工过的食品在炒、煮和发酵过程中形成而产生香气，但由于吡嗪类香料在这些食品中的含量很少，天然提取并不可取，因此需要通过人工合成的方式来进行量产。2-乙酰基-3-甲基吡嗪的英文名称为2-acetyl-3-methylpyrazine，cas号码为23787-80-6，分子式为c7h8n2o，分子量为136.15，具有木香、暖香和熏肉香，属于医药中间体，该药品可以用作日用香精，一种调香剂。2-乙酰基-3-甲基吡嗪作为重要的合成香料和精细有机化工中间体，广泛应用于香精香料、医药、农药、化学工业等领域。

20世纪70年代出现了以2-乙基-3-甲基吡嗪为原料合成2-乙酰基-3-甲基吡嗪的生产工艺。最早的是先以n-溴代丁二酰亚胺与2-乙基-3-甲基吡嗪进行溴代反应，得到α-溴代物，再通过对α-溴代物氧化得到最后产物2-乙酰基-3-甲基吡嗪；另一种则是通过重铬酸钠的乙酸溶液对2-乙基-3-甲基吡嗪直接进行氧化合成2-乙酰基-3-甲基吡嗪。对于溴代氧化方法来讲，由于利用吡啶-n-氧化物对α-溴代物进行氧化这一步骤的收率很低，因此工业上运用重铬酸钠法来生产。上述两种方法主要突出的问题是所使用的n-溴代丁二酰亚胺或者是重铬酸钠均是剧毒物质，大量的有毒试剂的使用可以产生较多的有毒废物，环境污染严重，从经济和环境的角度来看，其应用受到了非常大的限制。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种绿色氧化合成2-乙酰基-3-甲基吡嗪工艺，具有的优点是一步氧化方法简单易行，反应条件温和，所用催化剂廉价易得，主反应产物选择性好，对设备和环境无污染。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种2-乙酰基-3-甲基吡嗪绿色合成工艺，以2-乙基-3-甲基吡嗪为原料，以过氧化叔丁醇为氧化剂，加入催化剂和配体作为催化体系，加入一定量酸并在溶剂中发生如下反应：

；

其中，氧化剂过氧化叔丁醇与原料2-乙基-3-甲基吡嗪的摩尔比为1～10:1；原料2-乙基-3-甲基吡嗪与催化剂的摩尔比为10～100:1；原料2-乙基-3-甲基吡嗪与配体的摩尔比为10～100:1；反应温度为20～110℃；反应时间为24小时；

所得反应产物经蒸馏、精馏得到2-乙酰基-3-甲基吡嗪成品。

所述的催化剂为乙酰丙酮钴（ⅱ）、乙酸钴、氯化铁、氯化亚铁、三氟甲磺酸铁或氯化铜中的一种或多种的任意比例混合。

所述的配体为2,2'-联吡啶、1,10-菲罗啉、三苯基磷、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯、1,1'-双(二苯基膦)二茂铁、4,5-双(二苯基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽中的一种或多种的任意比例混合。

所述的酸为乙酸、丙酸、苯甲酸、乙二酸、丁二酸、苯磺酸、硫酸、盐酸、苯乙酸中的任意一种。

所述的溶剂为乙腈、乙酸乙酯、吡啶、乙酸、二甲基亚砜、苯、乙醇、丙酮、叔丁醇、二氯甲烷、甲苯中的任意一种。

本发明的显著优势在于：

（1）本发明合成2-乙酰基-3-甲基吡嗪的氧化条件温和，均相反应，不需要高温高压等苛刻条件，非常适合于大规模生产制备，同时最佳条件下所得收率可与现有的工业化生产工艺相当。

（2）本发明选择的催化剂或配体廉价易得，通过组合催化剂和配体不同比例混合能够实现高效催化效果，选择的原料及工艺过程不产生有毒废物，合成工艺经济环保。

附图说明

图1本发明所制备的2-乙酰基-3-甲基吡嗪核磁谱图。

具体实施方式

下面结合实例进一步阐述本发明，但本发明的保护范围不限于下述实施例。为进一步说明本发明的实验操作及其实验结果，本部分结合发明的实施例进行更为详细的描述。

本发明的具体实施方案为2-乙基-3-甲基吡嗪在催化剂和氧化剂的作用下，氧化生成2-乙酰基-3-甲基吡嗪粗品，经蒸馏、精馏后得到含量为99%以上的2-乙酰基-3-甲基吡嗪。

实施例1：

在1000毫升三口烧瓶中，加入30.0克的2-乙基-3-甲基吡嗪（含量99%）、0.82克氯化铁（n/n：50:1）、0.92克1,10-菲罗啉（n/n：50:1）、14.8克丙酸和145克过氧化叔丁醇，用磁力搅拌器搅拌，加热至内温65～75℃，24小时后结束反应，减压蒸馏再经精馏后得到2-乙酰基-3-甲基吡嗪。2-乙基-3-甲基吡嗪的转化率为48.75%，2-乙酰基-3-甲基吡嗪的选择性为95.88%。

实施例2：

在1000毫升三口烧瓶中，加入30.0克的2-乙基-3-甲基吡嗪（含量99%）、1.3克乙酰丙酮钴（ⅱ）（n/n：50:1）、0.92克1,10-菲罗啉（n/n：50:1）、14.8克乙酸和145克过氧化叔丁醇，用磁力搅拌器搅拌，加热至内温65～75℃，24小时后结束反应，减压蒸馏再经精馏后得到2-乙酰基-3-甲基吡嗪。2-乙基-3-甲基吡嗪的转化率为40.29%，2-乙酰基-3-甲基吡嗪的选择性为90.49%。

实施例3：

在1000毫升三口烧瓶中，加入30.0克的2-乙基-3-甲基吡嗪（含量99%）、1.3克乙酰丙酮钴（ⅱ）（n/n：40:1）、0.8克2,2'-联吡啶（n/n：40:1）、14.8克苯甲酸和145克过氧化叔丁醇，用磁力搅拌器搅拌，加热至内温30～40℃，24小时后结束反应，减压蒸馏再经精馏后得到2-乙酰基-3-甲基吡嗪。2-乙基-3-甲基吡嗪的转化率为37.05%，2-乙酰基-3-甲基吡嗪的选择性为92.23%。

实施例4：

在1000毫升三口烧瓶中，加入30.0克的2-乙基-3-甲基吡嗪（含量99%）、3.2克乙酰丙酮钴（ⅱ）（n/n：20:1）、2克2,2'-联吡啶（n/n：20:1）、14.8克乙酸和145克过氧化叔丁醇，在100ml乙酸乙酯中用磁力搅拌器搅拌，加热至内温80～90℃，24小时后结束反应，减压蒸馏再经精馏后得到2-乙酰基-3-甲基吡嗪。2-乙基-3-甲基吡嗪的转化率为39.13%，2-乙酰基-3-甲基吡嗪的选择性为94.21%。

实施例5：

在1000毫升三口烧瓶中，加入30.0克的2-乙基-3-甲基吡嗪（含量99%）、1.3克乙酰丙酮钴（ⅱ）（n/n：70:1）、0.8克2,2'-联吡啶（n/n：70:1）、14.8克乙酸和145克过氧化叔丁醇，在100ml乙腈中用磁力搅拌器搅拌，加热至内温90～100℃，24小时后结束反应，减压蒸馏再经精馏后得到2-乙酰基-3-甲基吡嗪。2-乙基-3-甲基吡嗪的转化率为28.79%，2-乙酰基-3-甲基吡嗪的选择性为88.80%。