[發明專利]吡啶羧酸鉻的合成工藝

無效

• 申請號: 200810062931.9
• 申請日: 2008-07-04
• 公開（公告）號: CN101318929A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 李新華;趙亞娟
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: C07D213/79
• 分類號: C07D213/79
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司
• 代理人: 王阿寶

技術領域

本發明涉及吡啶羧酸鉻(2-吡啶甲酸鉻)的合成工藝。

背景技術

鉻(Cr)是一種重要的營養成分，鉻的主要生理作用是通過強化胰島素功能而影響碳水化合物、脂類機蛋白質的代謝。近年來的研究證明，在動物高強度生長期，鉻不僅可調節蛋白質代謝，而且還可作為免疫調節劑來影響動物的健康和生長性能，在我國的食量結構中，由于精制、加工和土壤被淋洗，鉻的攝取量很少。因此，不論是人類還是動物一般都缺鉻，這種效果可以從補鉻后動物生產能力的有利反應容易的看出，因此可以說畜牧生產所用的日糧中含鉻量都不夠，鉻的補給應該提到日程上來。

鉻鹽一般分為三價鉻和六價鉻鹽，六價鉻毒性大，三價鉻毒性較小，但在目前飼料法規條件下，在畜禽飼料中添加無機鉻是不允許的。而吡啶甲酸的三價鉻鹽是無毒的，可用于飼料的添加。在吡碇甲酸的三價鉻鹽中，2-吡啶甲酸鉻(也稱吡啶羧酸鉻，俗稱有機鉻)是近年來發展起來的一類重要的飼料及食品添加劑，尤其是在飼料工業方面有著廣泛的用處。目前2-吡啶甲酸鉻的合成工藝有多種，但是其基本的合成步驟都是采用2-吡啶甲酸與三價鉻鹽反應合成2-吡啶甲酸鉻，如中國發明專利申請號200510012886.2公開一種2-吡啶甲酸鉻的合成方法，其先通過2-甲基吡啶經氧化反應得2-吡啶甲酸，然后2-吡啶甲酸再與鉻鹽反應合成2-吡啶甲酸鉻。中國發明專利申請號01141486.3公開飼料添加劑2-吡啶甲酸鉻合成工藝，其合成過程是由2-乙烯基吡啶經氧化反應得2-吡啶甲酸，然后2-吡啶甲酸再與鉻鹽反應即得2-吡啶甲酸鉻。上述兩種合成工藝，步驟多、操作難度大、且存在氧化劑回收問題，容易造成環境污染。美國專利號5677461公開了吡啶羧酸鉻合成工藝，其通過2-吡啶甲酸與鉻鹽反應得到2-吡啶甲酸鉻，直接由2-吡啶甲酸與鉻鹽發生絡合反應生成吡啶甲酸鉻的工藝，由于2-吡啶甲酸價格昂貴，使得生產出的2-吡啶甲酸鉻的價格居高不下，直接影響到2-吡啶甲酸鉻在飼料添加劑和食品添加劑中的推廣應用。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種操作簡單、成本低、反應污染少的吡啶羧酸鉻的合成工藝。

為實現上述目的，本發明的技術方案是，使用2-氰基吡啶和水溶性三價鉻鹽為反應物，在80-200℃、2-3個標準大氣壓力下通過水熱合成反應一步生成吡啶羧酸鉻，其反應式為：

反應后產物吡啶甲酸鉻在水中溶解度很低，會結晶出來，過濾即可分離，剩余的只有氨鹽，由于反應體系密閉，剩余的氨鹽不會產生氨氣污染環境，氨鹽可以經過濃縮后得到氨鹽結晶作為副產品。整個工藝污染少，原子利用率高，符合綠色化學的概念和要求。

經本發明合成的產物為紫色微晶，也可以培養成大的晶體，經X射線單晶衍射解析，證明了這個結構，該結構與一個水分子共同結晶析出，由氫鍵連接，形成一個一維鏈狀結構(圖1、圖2所示)

此外產物經元素分析證實為2-吡啶羧酸鉻

其中碳，氫和氮用EA?1112型元素分析儀測定；IR用EQUINOX55型紅外光譜儀(Bruker公司)測定(KBr壓片)；MS用1100LC/MSD?TrapSL型液-質聯用儀測定，單晶數據由Mercury?CCD單晶衍射儀測定，獲得以下數據：

元素分析數據，計算值％：C?51.68，H?2.87，N?10.05；實測值％：C?51.88，H?2.79，N?10.07。

IR，ν_max(cm^-1)：3048(W，C-H)，1677(S，C＝O反對稱)，1619(m，C＝C，C＝N)，1325(S，C＝O對稱)。

MS(M/Z)：419(M⁺，15％)

可知產物為2-吡啶羧酸鉻。

進一步設置是所述水溶性三價鉻鹽為三氯化鉻、硝酸鉻、硫酸鉻。

進一步設置是上述的反應過程是在以聚四氟乙烯為內襯的高壓反應釜中進行。

本發明的優點在于：

1、操作簡單，易于實現規模化生產，本發明無需添加任何試劑，通過水汽化產生壓力和加熱條件下，直接將2-氰基吡啶氧化為2-吡啶甲酸，2-吡啶甲酸再與鉻絡合生成2-吡啶甲酸鉻，兩步反應同時進行，直接生成了2-吡啶甲酸鉻，整個操作可以直接在高壓反應釜中進行，操作簡單；

2、極大地降低了生產成本，本發明采用的反應物2-氰基吡啶目前市售價格約14萬/噸，遠低于2-吡啶甲酸約40萬/噸的市價，而且本發明合成中只加2-吡啶甲酸鉻和氨鹽，副反應少，雜質少，產物易于分離，產物產率高；