專利名稱：一種制備吡啶-3-甲醛的方法
技術領域：
本發明涉及吡啶-3-甲醛的制備方法，尤其是固定床氣相催化氧化3-甲基吡啶合成吡啶-3-甲醛的制備方法。
背景技術：
吡啶-3-甲醛是一種重要的精細化工原料，在醫藥方面，它主要用于合成治療抗癌藥物白藜蘆醇衍生物、駱駝蓬堿衍生物、喹唑啉衍生物，降壓藥物咪唑啉衍生物，治療風濕痛及關節炎藥物青藤堿衍生物，具有抗菌消炎、抗氧化、抗過敏、抗病毒、抗癌等多種活性及藥理作用的類黃酮化合物等；在農藥方面，它主要用于合成新型煙堿類殺蟲劑和橙酮類除草劑；另外，它還可以用來合成一些如手性芳基氰醇、吡啶丙炔酸酯等重要藥物中間體。現有吡啶-3-甲醛的制備方法主要有以下幾種方法一，以TEMPO和硝酸鹽或亞硝酸鹽為催化劑用氧氣氧化3-吡啶甲醇制備吡啶-3-甲醛，(CN101544548, 2009; CN101486621,2009)此方法的優點是產率高，但是所用的原料3-吡啶甲醇的制備方法比較繁瑣；方法二，催化還原法即在Ni催化下用H2將3-氰基吡啶催化還原為吡啶-3-甲醛，(US5384403,1995 ；EP613888,1994)，但原料3-氰基吡啶的價格較為昂貴；方法三，氧氣氣相氧化法，該方法為一步反應，由于產品分離簡單且催化劑可重復使用，故較其他方法有較大的優勢。將3-甲基吡啶氣化后與氧氣和水蒸氣混合，通過裝有催化劑的固定床反應器，直接氧化為吡啶-3-甲醛，(Chemistry Letters, 2001, 8: 754-755)，采用以鉻、鋁、釩為活性組分的氧化物為催化劑，然而這個方法得到的吡啶-3-甲醛的收率較低。
發明內容
本發明的目的在于開發一種高效、成本較低并具有工業化應用前景的吡啶-3-甲醛的制備方法。本發明的制備吡啶-3-甲醛的方法，其步驟如下
第一步將鑰酸銨、硝酸鉍、過渡金屬酸鹽、酸度調節劑、及有機絡合劑溶于水中，加熱至6(T80°C，加入二氧化鈦，攪拌混合均勻，減壓蒸干，將所得固體磨碎，加入適量水擠成條狀，于8(Tl20°C烘制2 4小時后，再于40(T600°C煅燒8 10小時，得到條狀催化劑，其中鑰酸銨、硝酸鉍、過渡金屬酸鹽、酸度調節劑、有機絡合及二氧化鈦的重量比為I :0. 3^1. 8
0.2 0. 5 :0. I 0. 5 : I 2 :9 12。第二步將上述制備的催化劑填裝到固定床反應器中，將固定床反應器溫度保持在29(T39(TC，分別用氣體流量計調節通入氧氣，用蠕動泵泵入水，I小時，通入氧氣和質量濃度為5 20%的3-甲基吡啶水溶液，水的流速為0. 10 0. 2mL/min,氧氣的流速為10(T250mL/min，3-甲基吡啶水溶液與氧氣的進料速度比為1:100(Tl250，在固定床反應器中進行氣相催化氧化反應，生成吡啶-3-甲醛粗產品水溶液，粗產品水溶液用二氯甲烷萃取，萃取液減壓蒸餾除去二氯甲烷，精餾，得到吡啶-3-甲醛。本發明中，制備催化劑時所用的過渡金屬酸鹽可以為硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸錳或硝酸鉻，所用的酸度調節劑可以為硝酸鉀、氫氧化鉀、碳酸鉀、硝酸鈉、氫氧化鈉或碳酸鈉，所用的有機絡合劑可以為草酸、檸檬酸或酒石酸。本發明制備工藝簡單，原料成本低，反應轉化率和選擇性高，產品易于分離，最終產品純度高，具有較強的工業化應用價值。
具體實施例方式以下結合實施例進一步說明本發明。
實施例I
將8. Og鑰酸銨、14. 4g硝酸秘、I. 6g硝酸鐵、4g硝酸鈉和16. Og草酸溶于450ml水,力口熱至70°C，加入二氧化鈦96g，攪拌混合均勻，減壓蒸干水分后，將所得固體磨碎，再加入適量水擠成條狀后，于120°C烘制2小時，然后于60(TC煅燒8小時，得到黑色條狀催化劑，折成3-4mm備用。將上步制得的黑色條狀催化劑裝填到固定床反應器中，將固定床反應器溫度保持在390°C，向固定床反應器通入氧氣和水，氧氣的流速為250mL/min，水的流速為0. 2mL/min, I小時后，向固定床反應器中繼續通入氧氣和質量濃度為20%的3-甲基吡啶的水溶液，3-甲基吡啶的水溶液流速為0. 2mL/min，于390°C下進行氣相氧化反應，生成吡啶-3-甲醛粗產物水溶液，粗產物水溶液經二氯甲烷萃取，萃取液減壓蒸餾除去二氯甲烷，然后精餾獲得吡啶-3-甲醛純品，3-甲基吡啶的轉化率85. 2 %，吡啶-3-甲醛的選擇性91. 5 %。實施例2
將8. Og鑰酸銨、8. 8g硝酸鉍、2. Og硝酸鈷、2. 4g氫氧化鈉和12. Og檸檬酸溶于450ml水，加熱至60°C，加入二氧化鈦84g，攪拌混合均勻，減壓蒸干水分后，將所得固體磨碎，再加入適量水擠成條狀后，于100°C烘制3小時，然后于500°C煅燒9小時，得到黑色條狀催化劑，折成3-4mm備用。將上步制得的黑色條狀催化劑裝填到固定床反應器中，將固定床反應器溫度保持在350°C，向固定床反應器通入氧氣和水，氧氣的流速為200mL/min，水的流速為0. 18mL/min, I小時后，向固定床反應器中繼續通入氧氣和質量濃度為10%的3-甲基吡啶的水溶液，3-甲基吡啶的水溶液流速為0. 18mL/min，于350°C下進行氣相氧化反應，生成吡啶-3-甲醛粗產物水溶液，粗產物水溶液經二氯甲烷萃取，萃取液減壓蒸餾除去二氯甲烷，然后精餾獲得吡啶-3-甲醛純品，3-甲基吡啶的轉化率87. 6 %，吡啶-3-甲醛的選擇性94. 5 %。實施例3
將8. Og鑰酸銨、2. 4g硝酸秘、4. Og硝酸鉻、0. 8g硝酸鉀和8. Og酒石酸溶于450ml水，加熱至80°C，加入二氧化鈦72g，攪拌混合均勻，減壓蒸干水分后，將所得固體磨碎，再加入適量水擠成條狀后，于80°C烘制4小時，然后于400°C煅燒10小時，得到黑色條狀催化劑，折成3-4mm備用。將上步制得的黑色條狀催化劑裝填到固定床反應器中，將固定床反應器溫度保持在290°C，向固定床反應器通入氧氣和水，氧氣的流速為100mL/min，水的流速為0. IOmL/min, I小時后，向固定床反應器中繼續通入氧氣和質量濃度為5%的3-甲基吡啶的水溶液，3-甲基吡啶的水溶液流速為0. 10mL/min，于290°C下進行氣相氧化反應，生成吡啶-3-甲醛粗產物水溶液，粗產物水溶液經二氯甲烷萃取，萃取液減壓蒸餾除去二氯甲烷，然后精餾獲得吡啶-3-甲醛純品，3-甲基吡啶的轉化率89. 8 %，吡啶-3-甲醛的選擇性95. 8%。
權利要求
1.一種制備吡啶-3-甲醛的方法，其步驟如下 第一步將鑰酸銨、硝酸鉍、過渡金屬酸鹽、酸度調節劑、及有機絡合劑溶于水中，加熱至6(T80°C，加入二氧化鈦，攪拌混合均勻，減壓蒸干，將所得固體磨碎，加入適量水擠成條狀，于80 120 0C烘制2 4小時后，再于400 600 V煅燒8 10小時，得到條狀催化劑，其中鑰酸銨、硝酸鉍、過渡金屬酸鹽、酸度調節劑、有機絡合及二氧化鈦的重量比為I :0. 3^1. 8 0.2 0. 5 :0. I 0. 5 I 2 :9 12 ； 第二步將上述制備的催化劑填裝到固定床反應器中，將固定床反應器溫度保持在29(T39(TC，分別用氣體流量計調節通入氧氣，用蠕動泵泵入水，I小時，通入氧氣和質量濃度為5 20%的3-甲基吡啶水溶液，水的流速為0. 10 0. 2mL/min,氧氣的流速為10(T250mL/min，3-甲基吡啶水溶液與氧氣的進料速度比為1:100(Tl250，在固定床反應器中進行氣相催化氧化反應，生成吡啶-3-甲醛粗產品水溶液，粗產品水溶液用二氯甲烷萃取，萃取液減壓蒸餾除去二氯甲烷，精餾，得到吡啶-3-甲醛。
2.根據權利要求I所述的制備吡啶-3-甲醛的方法，其特征是制備催化劑時所用過渡金屬酸鹽為硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸錳或硝酸鉻。
3.根據權利要求I所述的制備吡啶-3-甲醛的方法，其特征是制備催化劑時所用酸度調節劑為硝酸鉀、氫氧化鉀、碳酸鉀、硝酸鈉、氫氧化鈉或碳酸鈉。
4.根據權利要求I所述的制備吡啶-3-甲醛的方法，其特征是制備催化劑時所用有機絡合劑為草酸、檸檬酸或酒石酸。
全文摘要
本發明公開了一種吡啶-3-甲醛制備方法，其主要包括用以鉬酸銨、硝酸鉍和過渡金屬酸鹽為活性組分前體，以二氧化鈦為載體的用酸度調節劑及有機絡合劑調節的負載型催化劑的制備；以3-甲基吡啶、氧氣、水作為原料，于290-390℃下在固定床反應器中進行氣相催化氧化反應，生成吡啶-3-甲醛粗產品，粗產品經萃取、蒸餾和精餾得吡啶-3-甲醛含量98%以上產品。本發明制備工藝簡單，催化反應活性和選擇性高，成本低，適合工業化生產。
文檔編號B01J23/887GK102627599SQ20121007762
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者俞杰, 戴立言, 王曉鐘, 陳英奇 申請人:浙江大學