吡啶及其衍生物.ppt
3—甲基吡啶
3-甲基吡啶及其衍生物的发展3-甲基吡啶主要应用于农药、医药、饲料添加剂、香料等领域。
近年来，国内吡啶类农药发展迅速，对3-甲基吡啶需求前景十分看好。
目前，国内3-甲基吡啶主要生产装置有两套：一套是2000年由美国瑞利公司与南通醋酸化工厂合作建设的 1.1万吨/年吡啶系列产品生产装置，其中3-甲基吡啶产能3000吨/年；另一套是南京红太阳集团的8000吨/年吡啶及下游系列产品生产装置，其中3-甲基吡啶产能为1000~2000吨/年。
此外，国内也有一些小规模装置，产量很低；产品质量也不佳；目前，南京红太阳集团正在准备建设3万吨/年吡啶及下游农药项目，产品生要包括吡啶、3-甲基吡啶等5个品种。
据了解，南通瑞利公司的3-甲基吡啶主要用于出口，很少在国内销售；而南京红太阳集团的3-甲基吡啶装置主要为下游农药及中间体装置配套，商品量较少。
因此，国内下游用户不得不靠进口3-甲基吡啶来维持生产。
目前，国内3-甲基吡啶年消费量为4000~4500吨，其中烟酸/烟酰胺领域年消费2000~2500吨，农药领域年消费1500吨。
近年来，国内甲基吡啶衍生物发展迅速，农药领域对3-甲基吡啶的需求增长迅速；吡啶类农药正在成为消费热点。
作为吡啶类农药中间体，3-甲基吡啶的下游产品众多。
用3-甲基吡啶可以合成有机中间体2-氯-5-氯甲基吡啶、2-氯-3-甲基吡啶、2-氯-5-三氟甲基吡啶、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶等，进而可生产一系列农药产品。
以2-氯-5-氯甲基吡啶为原料的农药产品主要有吡虫啉、啶虫脒、TI-304；以2-氯-3-甲基吡啶为原料的农药产品主要有吡氟草胺、烟嘧磺隆、啶嘧磺隆；以2-氯-5-三氟甲基吡啶为原料的农药产品主要有吡氟禾草灵(精稳杀得)；以2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶为原料的农药产品主要有啶虫隆、吡虫隆。
氟啶胺、吡氟氯禾灵(盖草能)。
虽然目前国内吡啶类农药对3-甲基吡啶的绝对需求量还不是很大，但未来前景非常看好，年需求增长速度将达15%以上；国家为鼓励开发和生产部分国内紧缺的优秀农药品种，曾规定2003年进口农药原药及中间体继续执行增值税先征后返政策，3-甲基吡啶就是其中之一。
吡啶化学性质
ACS;PVC Coated Bottles;Aluminum Bottles;CHROMASOLV Plus;Chromatography Reagents&;HPLC &;HPLC Plus Grade Solvents (CHROMASOLV);HPLC/UHPLC Solvents(CHROMASOLV);UHPLC Solvents (CHROMASOLV);ACS Grade Solvents;Carbon Steel Cans with NPT Threads;Semi-Bulk Solvents;分析标准品;精细化学品Mol110-86-1.mol文件:吡啶性质熔点-42 °C沸点96-98 °C(lit.)密度0.983 g/mL at 20 °C蒸气密度 2.72 (vs air)蒸气压23.8 mm Hg ( 25 °C)折射率n20/D 1.509(lit.)FEMA 2966闪点68 °F储存条件Store at RT.水溶解性Miscible凝固点-42℃Merck 14,7970BRN 103233稳定性Stable. Flammable. Incompatible with strong oxidizing agents, strong acids.CAS 数据库110-86-1(CAS DataBase Reference)NIST化学物质信息Pyridine(110-86-1)EPA化学物质信息Pyridine(110-86-1)吡啶用途与合成方法概述吡啶(分子式C6H5N)含有一个氮杂原子的六元杂环化合物,即苯分子中的一个-CH＝被氮取代而生成的化合物，与苯类似，具有相同的电子结构，仍有芳香性，故又称氮苯和氮杂苯，在常温下是一种无色有特殊气味的液体，熔点-41.6℃，沸点115.2℃，与水形成共沸混合物，沸点92～93℃。
吡啶系列工艺原理
吡啶系列工艺原理
吡啶（Pyridine）是一种带有氮原子的芳香化合物，分子式为C5H5N。
吡啶具有弱碱性和强电子亲和力，常用作溶剂、中间体和草甘膦类杀虫剂的原料等。
吡啶系列工艺原理主要包括吡啶合成、吡啶衍生物的合成和应用等方面。
1. 吡啶的合成：吡啶的合成方法基本有四种：泰班合成法、科尔合成法、鎓法和毛泽东法。
其中，泰班合成法是最常用的方法，通过将1,5-二溴戊烷与氨反应得到吡啶。
2. 吡啶衍生物的合成：吡啶的衍生物合成是吡啶化学的重要研究领域。
吡啶衍生物可通过吡啶与其他官能基或化合物的反应合成。
例如，通过吡啶与酰氯反应可以得到相应的酰胺，吡啶与醇反应可以得到相应的酯等。
3. 吡啶的应用：吡啶及其衍生物具有广泛的应用领域。
作为溶剂，吡啶在有机合成中起到溶剂、离子交换剂和配体等多重作用；作为中间体，吡啶参与多种有机合成反应，例如氧化、还原、取代和环化反应等；作为草甘膦类杀虫剂的原料，吡啶可以通过化学反应合成相应的杀虫剂。
总之，吡啶系列工艺原理涵盖了吡啶合成、吡啶衍生物的合成以及吡啶及其衍生物的应用等方面，具有广泛的应用价值。
吡啶类药物分析
弱碱性：本类药物含有吡啶环，吡啶环上的氮原子为碱性氮原子， 吡啶环的pKb值为8.8（水中）。所以本类药物具有弱碱性。
一、吡啶环的开环反应
1.戊烯二醛反应（Konig反应）：
紫外-可见分光光度法
原理：吡啶类药物含有吡啶环，具有特征的紫外吸收特征。测
其最大吸收波长处的吸光度，再利用此波长处的百分吸光系数计 算其含量。
方法：尼可刹米注射液的含量测定：用移液管精密量取本品2ml，
置于200ml量瓶中，用0.5%硫酸溶液分次洗涤移液管内壁，洗液并 入量瓶中，加0.5%硫酸溶液稀释至刻度，摇匀；精密量取适量， 加0.5%硫酸溶液定量稀释成每1ml中约含有尼可刹米20ug的溶液。 照紫外-可见分光光度法，在263nm的波长处测定吸光度，按尼可 刹米的吸收系数为292计算即得。
（如氯化汞、硫酸铜、碘化铋钾）及苦味酸等试剂形成沉淀。如尼 可刹米可与硫酸铜及硫氰酸铵作用生成草绿色配位化合物沉淀。
（2）方法：取尼可刹米2滴，加水1ml，摇匀，加硫酸铜试液2
滴与硫氰酸氨试液3滴，即生成草绿色的沉淀。
四、分解产物的反应
1、与氢氧化钠试液共热
原理：尼可刹米与氢氧化钠试液加热，酰胺键水解，即可有二乙
二、酰肼基的反应
1、还原反应（银镜反应）：
原理：异烟肼具有酰肼基，酰肼基的还原性较强，当与 氨制硝酸银试液作用时，即被氧化成异烟酸胺，并生成金 属银黑色浑浊和气泡（氨气），在玻璃试管壁上产生银镜。 《中国药典》将其用于异烟肼的鉴别。
1、还原反应（银镜反应）
方法：取异烟肼约10mg，置试管中，加水2ml溶解
有机化学第十四章杂环化合物和生物碱
（四）嘧啶及其衍生物
1. 嘧啶 嘧啶的电子结构与吡啶相似，2个氮原子均以sp2杂化轨道成
键，每个氮原子上都含有未共用电子对。
2. 嘧啶的衍生物 （1）尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶
尿嘧啶
胞嘧啶
胸腺嘧啶
19
（2）磺胺嘧啶 （3）维生素B1
20
（五）吲哚及其衍生物
吲哚由苯环与吡咯环稠合而成。吲哚是无色片 状晶体，熔点52℃，沸点23.5℃，不溶于水，可溶 于热水和有机溶剂中，有恶臭，但吲哚在浓度极稀 时，有花的香味，可作为香料使用。
卟吩
血红素
16
（三）吡啶及其衍生物
1. 吡啶
吡啶有弱碱性，可与强酸成盐。吡啶用于合成维生素和药 物等，并用做溶剂，也是一些有机反应的介质和分析化学试剂。
2. 吡啶的衍生物 （1）烟酸和烟酰胺
烟酸和烟酰胺的结构式如下：
烟酸
烟酰胺
17
（2）异烟肼 （4）维生素B6
（3）尼可刹米
吡哆醇
吡哆醛
吡哆胺
18
（一）呋喃及其衍生物
1. 呋喃 呋喃是最简单的五元含氧杂环，存在于松木焦油中。呋喃可使 盐酸浸过的松木片呈绿色，称为松木片反应，可用于检验呋喃。 2. 呋喃衍生物 （1）呋喃西林
（2）糠醛
15
（二）吡咯及其衍生物
1. 吡咯 吡咯是最简单的五元含氮杂环，存在于煤焦油和骨焦油中。 吡咯蒸汽遇醮有盐酸的松木片显红色，可用于吡咯的鉴别。 2. 吡咯的衍生物
（二）沉淀反应 生物碱在酸性水或酸性稀醇中与某些试剂生成难溶于水的复盐 或络合物的反应。 用途： 鉴别——试管、TCL或PPC显色剂； 提取分离——检查是否提取完全。
（三）显色反应
大多数生物碱能和一些试剂反应呈现出不同的颜色。这些能 使生物碱发生颜色反应的试剂称为生物碱显色剂。常用的生物碱 显色剂有钼酸钠、甲醛、钒酸铵、高锰酸钾等的浓硫酸溶液。如 10 g·L-1的钒酸铵的浓硫酸溶液与阿托品显红色，与吗啡显棕 色，与可待因显蓝色。这些颜色反应可用于生物碱的鉴定。
杂环化合物
第13章杂环化合物本章重点介绍杂环化合物的分类和命名；五元杂环化合物的结构特点、芳香性、亲电取代反应，六元杂环化合物的结构特点、芳香性、亲核取代反应；五元、六元杂环化合物的衍生物及其生物活性；稠杂环化合物的结构特点等。
在环状有机化合物中，构成环系的原子除碳原子外，还含有一个或多个非碳原子时，叫做杂环化合物（heterocyclic compound）；环上除碳以外的原子称为杂原子，常见的杂原子有氧、硫、氮等。
大多数杂环化合物具有不同程度的芳香性，环也比较稳定。
因此，杂环化合物是有机化合物中数量最庞大的一类，约占总数的三分之二以上。
自然界中最具有强烈生物活性的天然有机化合物，绝大多数正是杂环化合物。
例如：对核酸（nucleic acid）的活性起决定作用的碱基就是嘌呤（purine）和嘧啶（pyrimidine）的衍生物。
又如叶绿素（chlorophyll）、氨基酸（amino acid）、维生素（vitamin）、血红素（haeme）、核酸（nucleic acid）、生物碱（alkaloid）等，大多数都在生命的生长、发育、遗传和衰亡过程中起着关键作用。
在现有的药物中，杂环类化合物占了相当大的比重。
它们应用于各种疾病和医疗领域，其数量之大和种类之多，是难以想象的，比如我们非常熟悉的青霉素（benzylpenicillin）、头孢菌素（先锋霉素cephalosporin）、喹喏酮（Quinolone）类以及治疗肿瘤的5–Fu（5–Fluorouracil）、喜树碱（comptothecin）、紫杉醇（Taxol）等，都是含有杂环的化合物。
内酯、交酯、环状酸酐、内酰胺性质上与相应的开链化合物相似，它们不列入杂环化合物中讨论。
本章将着重讨论五元和六元具有芳香性的化合物。
你在学完本章后，应该能回答以下问题：1．你能写出一些常见杂环化合物的结构和名称吗？2．为什么吡咯有一定的酸性而吡啶却显碱性？3．为什么吡啶可以任意比例溶于水，同时又能溶于其它有机化溶剂？4．为什么吡啶既能起亲电取代反应又可进行亲核取代反应？5．你能写出青霉素、头孢菌素、咖啡因、尼群地平、雷米封等常用药物的结构及英文名称吗？13．1 杂环化合物的分类和命名法杂环化合物的分类是以杂环的骨架为基础，按环的形状分为单杂环和稠杂环，最有意义的是五元杂环和六元杂环，详见表13–1。
五元杂环化合物的性质
95%H2SO4
S
250C
S
SO3H
2-噻吩磺酸
N+ SO3N H
化学工业出版社
1000C
N H
SO3H
2-吡咯磺酸
高职高专“十一五”规划教材
§13.2
杂环化合物的结构和性质
医药化学 基础
三、五元杂环化合物的性质
（三）取代反应
4．傅克反应
+ (CH3CO)2O
O BF3 O COCH3
一、五元杂环化合物的结构与芳香性
呋 喃
O
噻 吩
S
吡 咯
N
H
O:1s22s22p4
S:1s22s22p63s23p4
N:1s22s22p3
化学工业出版社
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§13.2
杂环化合物的结构和性质
医药化学 基础
一、五元杂环化合物的结构与芳香性
三种五元杂环化合物的结构均符合休克尔规则。 但由于环上存在一定差异的且电负性较大的杂原子， 所以与苯不同，共轭体系中各原子电子密度只是趋 向于平均化，芳香性比苯小。 三种五元杂环化合物的芳香性次序为： 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃
化学工业出版社
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§13.2
杂环化合物的结构和性质
医药化学 基础
三、五元杂环化合物的性质
（二）酸碱性 吡咯：呈弱酸性,可与碱金属、氢氧化钾或氢 氧化钠作用生成盐。
+
N H KOH N K+
+ H2O
呋喃：无碱性，不易与无机强酸反应。 噻吩：无碱性。
化学工业出版社
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第十四章 杂环化合物(已修改)
7,没有固定名称的稠杂环命名(自学) ,没有固定名称的稠杂环命名(自学)
21
第二节 五元杂环化合物
Pentheterocycles
22
一,呋喃,噻吩,吡咯 呋喃,噻吩, ) (Furan, Thiophene and pyrrole)
(一) 结构
电子离域的结果使环上 各C原子的电子云密度增大 原子的电子云密度增大 ),这类杂环称 (6/5),这类杂环称"多π" ),这类杂环称" 芳杂环. 芳杂环.它们的亲电取代 比苯容易. 比苯容易.
H N 1H-吡咯 N 2H-吡咯 O O
2H-吡喃
4H-吡喃
15
4,若杂环不含有最多数目的非聚集双键, ,若杂环不含有最多数目的非聚集双键, 这样的饱和H称为"外加氢" 命名时, 这样的饱和 称为"外加氢".命名时, 称为 需标明外加氢的位置和数目, 需标明外加氢的位置和数目,全饱和的 可省略位置, 可省略位置,例:
5
本章着重讨论的杂环化合物, 本章着重讨论的杂环化合物,其环系较稳定并 具有一定程度的芳香性, 具有一定程度的芳香性,把它们统称为芳(香)杂环 其它不具有芳香性的杂环化合物, 化合物.其它不具有芳香性的杂环化合物,统称非 芳香杂环化合物(或称杂脂环化合物) 芳香杂环化合物(或称杂脂环化合物).
芳香性:平面环, 个电子, ※ 芳香性:平面环,4n+2个电子,难氧化 个电子 而易取代. 而易取代.
4
O
O
O
N H
O
杂环化合物种类繁多,数量庞大, 杂环化合物种类繁多,数量庞大,在自然界分 布极为广泛,大多数的生物碱为杂环化合物, 布极为广泛,大多数的生物碱为杂环化合物,植 物中的叶绿素,动物中的血红蛋白等,中心结构 物中的叶绿素,动物中的血红蛋白等, 都为杂环, 都为杂环,作为生命基础物质的核酸基本组成单 碱基也为杂环碱. 位—碱基也为杂环碱.在现代药物中,杂环化合 碱基也为杂环碱 在现代药物中, 物占了相当大的比重, 物占了相当大的比重,现在已成为一门独立的学 杂环有机化学. 科—杂环有机化学. 杂环有机化学
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催化剂去再生塔再生后循环使用。 冷凝液经萃取、精馏（4个精馏塔）。
25
精馏塔制得产物： 2-甲基吡啶、 2-甲基-5-乙基吡啶。 另外一些副产物如4-甲基吡啶和二甲基吡
啶等。
2-甲基吡啶与2-甲基-5-乙基吡啶比例与反 应时间、压力、催化剂的浓度等有关。
17
乙醛 氨
常压、350-500℃，Al2O3为催化剂
气体
预热
催化反应
冷凝
工 艺
精制
分馏
过
程
2-甲基吡啶 4-甲基吡啶
含量:99.2% 收率40-60%
脱水
18
乙醛与氨气相反应与乙醛、甲醛和氨气相 反应所用的催化剂基本相同，
可以设计一套装置进行两种反应的生产， 意大利Montecation公司就有一套装置生产
26
⑤丙酮与丙烯腈反应
丙烯腈与过量的丙酮以伯胺及弱酸催化、在 180℃及2.2 MPa（表压）条件下进行液相反 应，主要得到单氰乙基产物。
后 经者氰在基的H2还流原下、经环过化含及钯脱催氢化，剂得的到气2相-甲反基应吡器， 啶。
O CH3CCH3 + CH2=CHCN
O CH3CCH2CH2CH2CN
N
CH3
27
三 3-甲基吡啶 3-Methylpyridine
（1）性质，无色油状液体，有不愉快的气 味，能与水，乙醇、乙醚混溶。
别名：β-甲基吡啶、3-皮考林。
分子式：C6H7N，
分子量：93.13，
CH3
结构式：
N
28
基本物性数据如下：
29
有毒，液体和蒸气刺激皮肤和粘膜，能使神经中枢 麻醉，可引起流泪、咳嗽、不适、眩晕、头痛、疲 劳、呼吸频繁、四肢震颤、麻醉和昏睡等症状。
敏性疾病好。
2
一 吡啶 Pyridine
（1）性质,又称杂氮苯，无色或淡黄色有吸 湿性的液体，有很苦的特殊臭味。
溶于水、醇、醚等多种有机溶剂。
易燃、易爆。
分子式：C5H5N, 分子量：79.101，
结构式：
N
3
有毒，能使神经中枢麻醉； 极臭，空气中含量达3×10-5时，大部分人便
15
（2）合成
①煤焦油分离法 由煤焦油分离所得的粗吡啶、先脱渣得水吡
啶，再在填料塔内进行常压蒸馏，并用纯苯 与水共沸蒸馏脱去吡啶中的水；
截取100~120℃、120~160℃吡啶馏分，再将 120~160℃吡啶馏分进行精馏，截取126131℃馏分，即为2-甲基吡啶。
16
②乙醛合成法 乙醛与氨进行气相反应而得，其反应式：
4种产品。
19
③乙炔法 由乙炔和氨进行催化反应，主要产品为2-甲基
吡啶和4-甲基吡啶，同时有乙腈副产物生成。
20
乙炔与乙腈在120-180℃、0.8-2.5MPa、钴 化合物为催化剂,反应得到2-甲基吡啶。
21
④乙烯与氨反应
乙烯通入含二价钯盐的氨水中，生成2-甲基吡 啶和2-甲基-5-乙基吡啶的混合物。
其中吡啶为40-50%、3-甲基吡啶为20-30%， 二者的比例取决于甲醛、乙醛的比率。
9
反应可通过添加甲醇来提高产率。
注意：进料中甲醛、乙醛的比例大大超过理 论量，以防止2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的产生， 因为3-甲基吡啶和4-甲基吡啶的沸点仅相差 1℃，4-甲基吡啶的带入将使3-甲基吡啶的精 制非常困难。
1×10-6以下时即有强烈的恶臭、30×10-6时即开始 令人难以忍受，但致命的情况不多。
22
析出的金属钯，由于反应液中添加的二价铜 盐使其氧化成二价钯盐。
形成的亚铜复盐，经加氨后遇空气氧化成二 价铜的复盐。
23
产物组成(1t产物) ： 2-甲基吡啶0.8t， 2-甲基-5-乙基吡啶0.2t。
消耗定额： 乙烯1.5t、 氨0.6t 合理消耗的钯。
24
乙烯与氨气在反应器反应后，进入气提 塔，通入N2气提，
分子式：C6H7N， 分子量：93.13， 结构式：
N CH3
13
基本物性数据如下：
14
（2）用途
2-甲基吡啶可用于制取2-乙烯吡啶、长效磺 胺、抗矽肺病药、牲畜驱虫药、家禽用药、 有、胶片感光 剂的添加物、染料中间体和橡胶促进剂等。
再经加热脱渣得水吡啶。 水吡啶用纯苯恒沸脱水，得无水吡啶； 蒸馏，截取110-120℃馏分，再精馏，即得
纯吡啶。
6
焦炉煤气中吡啶及其同系物的含量约为 0.4-0.6g/m3。
合成吡啶工业化以后，由焦炉煤气回收 吡啶的量仅占很小的比重，
在我国占一定比例。
7
②由乙醛、甲醛和氨的气-固相催化反应
不能忍受。吡啶的基本物性数据如下：
4
（2）用途
医药工业用于制磺胺、合霉素、VA、可 的松以及驱虫药、局部麻醉药等；
印染的稳定剂、合成橡胶促进剂、涂料溶剂、 合成树脂的缩合剂； 重要的有机合成原料和溶剂; 制造乙烯吡啶、杀虫剂、除草剂等。
5
（3）吡啶生产工艺
①煤焦油分离法 焦炉煤气经硫酸洗涤、氨水中和得粗吡啶，
乙醛、甲醛和氨进行气-固相催化反应，可 得吡啶与3-甲基吡啶的混合物。
Al2O3为主催化剂、金属氧化物为助催化剂。
2CH3CHO + 2 HCHO + NH3
+
N
N
8
工艺过程 乙醛、甲醛和氨进入装有催化剂的反应器，
反应温度约370℃，
反应后的气体经过萃取、精馏得到吡啶和 3-甲基吡啶，总收率约60%，
2.2.2 吡啶（Pyridine）及其衍生物
吡啶及其衍生物是一类比哌嗪类应用更为广 泛的重要的医药中间体，
广泛应用于药物的合成，可作为甾族化合物、 磺胺类及抗组胺如非尼拉敏的合成原料。
1
非尼拉敏Pheniramine 别名： 苯吡丙胺，抗感明，屈米通，
Prophenpyridamine，Trimeton 丙胺类抗组胺药，镇静作用弱。 用于皮肤粘膜、过敏性疾病，对眼部过
10
用丙烯醛代替甲醛、乙醛则3-甲基吡啶 的收率可达40-50%。
11
③以四氢化糠醇为原料 四氢化糠醇与氨反应，再脱氢。
在化学合成法中，采用醛（甲醛、乙醛） 生产吡啶是最重要的工业方法。
12
二 2-甲基吡啶 2-Methylpyridine
(1)性质，别名α-皮考林，无色油状液体，有吡 啶臭味，易溶于水，能与醇、醚混溶。毒性与吡 啶基本相同。