吡啶是苯環(huán)上一個碳原子被氮原子取代所形成的化合物，3-甲基吡啶(3-MP)則是吡啶所在的氮的間位上的氫被一甲基取代的結果。3-甲基吡啶在醫(yī)藥、農(nóng)藥以及化工等領域應用近年來也得到不斷擴展，近年來也受到廣泛關注。
3-甲基吡啶的屬性
3-甲基吡啶(3-Methylpyridine)能與水、乙醚等混溶，又能溶解多種有機化合物，可作為溶劑使用。本品屬有毒有害品，易燃，遇明火、高熱或氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險。受熱分解放出有毒的氧化氮煙氣，對人體健康有危害，接觸本品后可出現(xiàn)疲乏、全身無力、嗜睡等，重者出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，如步態(tài)不穩(wěn)、短暫意識喪失等。[1]
3-甲基吡啶的應用[2]
3-甲基吡啶主要用于合成抗糙皮病的維生素、煙酸和煙酰胺等，也可作溶劑、酒精變性劑、染料和樹脂中間體，用于生產(chǎn)橡膠硫化促進劑、殺蟲劑、吡蟲啉和碇蟲，吡氟禾草靈、除草劑、防水劑及膠片感光劑添加物等。B族維生素煙酸、煙酰胺以3-甲基吡啶為原料，而煙酸、煙酰胺可作醫(yī)藥、飼料添加劑，是合成吡啶類香料的中間體。煙酸后繼產(chǎn)品很多，如VE煙酸酯、煙酸氟哌酸、煙酸肌醇酯等。以3-甲基吡啶及其衍生物開發(fā)的農(nóng)藥中，有超高效的殺蟲劑、除草劑，還出現(xiàn)了高效的殺菌劑，并逐漸形成了一大類特有的農(nóng)藥系列。特別值得提及的是近年開發(fā)的與煙堿作用機理一致的以吡蟲啉為代表的吡啶甲胺類化合物，此類化合物以其具有的內(nèi)吸、廣譜、高效等特點己成為國內(nèi)外農(nóng)藥界研究開發(fā)的熱點。
在農(nóng)藥工業(yè)中，3-甲基吡啶可以合成除草劑吡氟禾草靈、吡氟氯禾靈、吡氟草胺、煙嘧黃隆、淀嘧黃隆等.殺蟲劑吡蟲啉、定蟲隆、T1-304等數(shù)十個品種，殺菌劑啶斑、氟啶胺等，殺鼠劑滅鼠安、滅鼠臘、滅鼠優(yōu)等。其中，吡氟禾草靈是美國、日本等發(fā)達國家除草劑主導品種，吡蟲啉是目前全球高效新型殺蟲劑的代表品種之一。另外，許多農(nóng)藥已形成系列產(chǎn)品，如系列含吡啶擬除蟲菊酯、含吡啶二芳醚類除草劑、含吡啶磺酰脲類除草劑、含苯甲酰脲類殺蟲劑、含吡啶煙堿硝基烯類殺蟲劑等新型農(nóng)藥。
在醫(yī)藥行業(yè)中，3-甲基吡啶用于合成煙酸、煙酰胺、維生素B、維生素PP類、尼可拉明和強心藥等。煙酸反應式如下：
其他行業(yè)中，3-甲基吡啶還可用于合成香料、染料、日化用品等。3-甲基吡啶除上述用途外，可以合成多種系列化的衍生產(chǎn)品，這些產(chǎn)品多為高附加值、專用型的精細化工中間體，如2-氯-5吡啶甲胺、2-氯-5-氯甲基吡啶、2-氯-5三氟甲基吡啶、2-氯-3-三氯甲基吡啶、2、3-二氯-5-三氟甲基吡啶、2-氯煙酸、5-氯煙酸、3-吡啶甲腈、3-吡啶甲胺、3-吡啶甲醛、3-吡啶甲醇等。
3-甲基吡啶的合成[1]
在工業(yè)化合成法出現(xiàn)以前，3-甲基吡啶主要從煤焦油中獲得。以煤焦油中的粗吡啶先脫渣得水吡啶，然后在填料塔內(nèi)常壓蒸餾，并用純苯與水共沸蒸餾脫水，截取138℃~145℃餾分，可得純度約95%的3-甲基吡啶。由于焦化副產(chǎn)物中吡啶組分多、分離困難，產(chǎn)品及產(chǎn)率不高，提取裝置復雜，現(xiàn)已基本被合成法所替代。根據(jù)反應方式的不同，合成法可分為固定床反應、流動床反應及釜式液相反應等。按反應原料的不同，3-甲基吡啶的制備又可分為甲醛乙醛氨法、三烯丙基胺法、2-甲基戊二胺(腈)法、吡啶甲基化法、丙烯醛法等。
以甲醛、乙醛及其衍生物和氨(胺、銨)為主要原料
這是合成3-甲基吡啶最基本的方法，也是目前應用比較廣的。以甲醛、乙醛和氨為原料，可以把氨氣換成銨鹽，還可以把其中的乙醛換為乙醇，甲醛和氨用六次甲基四胺代替，如此就衍生出了3種方法:醛銨法、醇醛法、醛胺法。
醛氨法
以乙醛、甲醛和氨為原料，反應式如下：
這是目前國內(nèi)生產(chǎn)3-甲基吡啶的主要方法。甲醛、乙醛和氨氣在催化劑作用下，在流化床或固定床中反應，產(chǎn)物主要為3-甲基吡啶和吡啶。該路線在世界上應用也最為廣泛，醛氨是基本化工原料，國內(nèi)供應充足，價格低廉。
醛銨法
以乙醛、甲醛、銨鹽為原料，反應式如下：
液相反應改變了反應產(chǎn)物組成，增大3-甲基吡啶的收率，使3-甲基吡啶成為主要的產(chǎn)物且產(chǎn)物中不含吡啶。此工藝還可選用乙醛和甲醛的聚合物如三聚乙醛和三氧雜環(huán)己烷進行反應，乙醛也可以用丙烯醛代替，銨鹽還可以為醋酸銨、氯化銨、溴化銨、氟化銨、鉬酸銨、苯甲酸銨、硫酸銨等。
醇醛法
以乙醇、甲醛和氨為原料，反應式如下：
此方法采用乙醇代替乙醛，類似醛氨法采用氣固相接觸催化反應。此工藝主要的產(chǎn)品為3-甲基吡啶和2-甲基吡啶，副產(chǎn)4-甲基吡啶。
醛胺法
以乙醛或三聚乙醛、六次甲基四胺為原料，反應式如下：
此工藝采用銨鹽作為反應溶劑，以六次甲基四胺代替甲醛和氨，采用高壓液相反應。
以三烯丙基胺為主要原料
以2-甲基戊二胺衍生物、3-甲基哌啶為主要原料
以2-甲基戊二胺為原料
以3-甲基哌啶為原料
以2-甲基戊二胺和3-甲基哌啶為原料
2-甲基戊二腈法
以吡啶、甲醇為原料
此合成方法又叫吡啶甲基化法。
以丙烯醛為主要原料
目前，采用固定床反應方式的甲醛乙醛氨法和2-甲基戊二胺(腈)法已成功實現(xiàn)了工業(yè)化。甲醛乙醛氨法雖然吡啶堿總收率可達到80%以上，但同時生成的4-甲基吡啶將對3-甲基吡啶的分離帶來較大困難。而2-甲基戊二胺(腈)法原料國內(nèi)尚不能解決原料自給問題。理論上，C3原料應是高選擇性制備3-甲基吡啶的理想選擇。采用丙烯醛為原料制備3-甲基吡啶主要有液相釜式法、氣相固定床法和氣相流化床法。
參考文獻
[1] 王開明. 溫和液相反應制備3-甲基吡啶的研究[D]. 青島科技大學, 2012, 1-3.
[2] 何仕國. 3-甲基吡啶及維生素PP的合成研究[D]. 浙江大學, 2004, 1-13.