3,5-二甲基吡啶的熔融结晶研究

发布日期:2024/10/11 10:15:43

概述

3,5-二甲基吡啶是一种化学式为C₇H₉N，分子量为107.153的有机化合物，性状为无色至黄色液体油状液体，不溶于水，溶于乙醇、乙醚。该物质的相对密度为0.939g/cm³，熔沸点为-9℃和169-170℃。

3,5-二甲基吡啶.jpg

采用5%铑碳催化剂对3,5-二甲基吡啶的氢化进行了工艺优化以降低工业上催化氢化3,5-二甲基吡啶制得3,5-二甲基哌啶的难度系数。经过反复验证得到较优的条件如下：原料浓度为0.25 g/mL，以叔丁醇作为溶剂，Rh/C-I催化剂(铑质量分数5%)用量为原料质量的6%，反应氢气压力为3.5 MPa，反应温度为160℃，反应时间为2 h，此时原料转化率达到>99%，产率>99%，产物顺式选择性达到了 63.3%[1]。

分子结构数据

摩尔折射率：33.99

摩尔体积（cm³/mol）：115.2

等张比容（90.2K）：276.7

表面张力（dyne/cm）：33.2

极化率（10^-24cm³）：13.47

合成与提纯

采用醛氨法合成吡啶碱，进而通过低温结晶熔融法合成3,5-二甲基吡啶[2]。至于该物质的提纯分离工艺，主要包括以下步骤：原料选取和两次精馏。相关工艺明采用减压精馏的方式，能够有效改变组分的相对挥发度，使与3,5-二甲基吡啶沸点相近的组分更容易被分离出来，有效解决了沸点相近物料难以高效分离的问题，且减压精馏能够使组分沸点降低，减少能耗。采用的波纹网填料比表面积和空隙都很大，传质效率高，分离效果好。且进行两次精馏能够将3,5-二甲基吡啶浓度提高到99.5±0.1wt%，收率达到85%[3]。

熔融结晶研究

3,5-二甲基吡啶作为一种重要的化工原料，在医药领域有着广泛的应用，例如合成大环内酯类新型抗菌素替米考星等[4]。随着全球制药市场的竞争愈发激烈，对3,5-二甲基吡啶的产量及质量提出更高的要求。为了采用熔融结晶技术纯化3,5-二甲基吡啶粗品，并开发出高效，低成本的纯化工艺。研究人员进行了如下工作：

（1）热力学性质的测定利用差示扫描量热法(DSC)测定了 3,5-二甲基吡啶物系的熔点，熔融焓，恒压比热容，原料物系的介稳区和诱导期等热力学基础物性数据，补充了液态3,5-二甲基吡啶的恒压比热，介稳区和诱导期数据。为工艺开发的物料平衡和热量平衡计算提供基础数据支撑。

（2）晶层生长速率的测定晶层增长速度是影响熔融结晶过程生产效率，产品纯度和杂质分布的重要因素。通过实验探究不同的过冷度对晶层增长速度的影响规律，为3,5-二甲基吡啶的工艺开发和优化提供动力学基础数据。

（3）熔融结晶工艺开发及优化主要考察了初始非均相成核温度及控制晶核数量方法，降温速率，降温终温，发汗速率，发汗终温对产品纯度，收率及生产效率的影响，并通过正交试验对实验参数进行了优化，开发出了较佳的3,5-二甲基吡啶熔融结晶生产工艺。该工艺以纯度为90%，3,5-二甲基吡啶粗品为原料，最终得到3,5-二甲基吡啶产品纯度大于99%。此外，该工艺无其他的溶剂引入，并且过程中产生的母液可经二次结晶后回用，在得到高纯3,5-二甲基吡啶的前提下实现了综合收率大于80%，在工业生产上有重要的意义。

上述研究开发的3,5-二甲基吡啶熔融结晶精制提纯工艺具有很好的工业价值，具有重大社会和经济效益[5]。