概述
3,5-二甲基吡啶是一種化學(xué)式為C7H9N，分子量為107.153的有機(jī)化合物，性狀為無色至黃色液體油狀液體，不溶于水，溶于乙醇、乙醚。該物質(zhì)的相對(duì)密度為0.939g/cm3，熔沸點(diǎn)為-9℃和169-170℃。
采用5%銠碳催化劑對(duì)3,5-二甲基吡啶的氫化進(jìn)行了工藝優(yōu)化以降低工業(yè)上催化氫化3,5-二甲基吡啶制得3,5-二甲基哌啶的難度系數(shù)。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證得到較優(yōu)的條件如下：原料濃度為0.25 g/mL，以叔丁醇作為溶劑，Rh/C-I催化劑(銠質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%)用量為原料質(zhì)量的6%，反應(yīng)氫氣壓力為3.5 MPa，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時(shí)間為2 h，此時(shí)原料轉(zhuǎn)化率達(dá)到>99%，產(chǎn)率>99%，產(chǎn)物順式選擇性達(dá)到了 63.3%[1]。
分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
摩爾折射率：33.99
摩爾體積（cm3/mol）：115.2
等張比容（90.2K）：276.7
表面張力（dyne/cm）：33.2
極化率（10-24cm3）：13.47
合成與提純
采用醛氨法合成吡啶堿，進(jìn)而通過低溫結(jié)晶熔融法合成3,5-二甲基吡啶[2]。至于該物質(zhì)的提純分離工藝，主要包括以下步驟：原料選取和兩次精餾。相關(guān)工藝明采用減壓精餾的方式，能夠有效改變組分的相對(duì)揮發(fā)度，使與3,5-二甲基吡啶沸點(diǎn)相近的組分更容易被分離出來，有效解決了沸點(diǎn)相近物料難以高效分離的問題，且減壓精餾能夠使組分沸點(diǎn)降低，減少能耗。采用的波紋網(wǎng)填料比表面積和空隙都很大，傳質(zhì)效率高，分離效果好。且進(jìn)行兩次精餾能夠?qū)?,5-二甲基吡啶濃度提高到99.5±0.1wt%，收率達(dá)到85%[3]。
熔融結(jié)晶研究
3,5-二甲基吡啶作為一種重要的化工原料，在醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如合成大環(huán)內(nèi)酯類新型抗菌素替米考星等[4]。隨著全球制藥市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，對(duì)3,5-二甲基吡啶的產(chǎn)量及質(zhì)量提出更高的要求。為了采用熔融結(jié)晶技術(shù)純化3,5-二甲基吡啶粗品，并開發(fā)出高效，低成本的純化工藝。研究人員進(jìn)行了如下工作：
（1）熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定利用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定了 3,5-二甲基吡啶物系的熔點(diǎn)，熔融焓，恒壓比熱容，原料物系的介穩(wěn)區(qū)和誘導(dǎo)期等熱力學(xué)基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)，補(bǔ)充了液態(tài)3,5-二甲基吡啶的恒壓比熱，介穩(wěn)區(qū)和誘導(dǎo)期數(shù)據(jù)。為工藝開發(fā)的物料平衡和熱量平衡計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
（2）晶層生長(zhǎng)速率的測(cè)定晶層增長(zhǎng)速度是影響熔融結(jié)晶過程生產(chǎn)效率，產(chǎn)品純度和雜質(zhì)分布的重要因素。通過實(shí)驗(yàn)探究不同的過冷度對(duì)晶層增長(zhǎng)速度的影響規(guī)律，為3,5-二甲基吡啶的工藝開發(fā)和優(yōu)化提供動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
（3）熔融結(jié)晶工藝開發(fā)及優(yōu)化主要考察了初始非均相成核溫度及控制晶核數(shù)量方法，降溫速率，降溫終溫，發(fā)汗速率，發(fā)汗終溫對(duì)產(chǎn)品純度，收率及生產(chǎn)效率的影響，并通過正交試驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，開發(fā)出了較佳的3,5-二甲基吡啶熔融結(jié)晶生產(chǎn)工藝。該工藝以純度為90%，3,5-二甲基吡啶粗品為原料，最終得到3,5-二甲基吡啶產(chǎn)品純度大于99%。此外，該工藝無其他的溶劑引入，并且過程中產(chǎn)生的母液可經(jīng)二次結(jié)晶后回用，在得到高純3,5-二甲基吡啶的前提下實(shí)現(xiàn)了綜合收率大于80%，在工業(yè)生產(chǎn)上有重要的意義。
上述研究開發(fā)的3,5-二甲基吡啶熔融結(jié)晶精制提純工藝具有很好的工業(yè)價(jià)值，具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[5]。
參考文獻(xiàn)
[1]董柱永,王丹燕,施旭升,等.銠碳催化3,5-二甲基吡啶的氫化[J].山東化工, 2021, 050(024):46-48,51.DOI:10.3969/j.issn.1008-021X.2021.24.013.
[2]溫蘭蘭,張先龍,鐘佳成,等.3,5-二甲基吡啶的合成及分離技術(shù)[J].安徽化工,2023,49(01):129-132.
[3]王海成,楊延河.一種高純度3,5-二甲基吡啶的提純分離工藝:CN202010773924.0[P].CN111875536A.
[4]周川.3，5-二甲基吡啶催化加氫反應(yīng)的研究[D].華中科技大學(xué),2008.
[5]陳召.3,5-二甲基吡啶熔融結(jié)晶過程研究[J].