專利名稱：一種制備吡啶-4-甲醛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吡啶-4-甲醛的制備方法，尤其是催化氧化4-甲基吡啶制備吡啶-4-甲醛方法。
背景技術(shù)：
吡啶-4-甲醛是一種重要的精細(xì)化工原料，在醫(yī)藥方面，它主要用于合成治療老年癡呆癥藥物多奈哌齊，抗癌藥物白藜蘆醇衍生物、喹唑啉衍生物、青蒿素類衍生物，降壓藥物噠 嗪酮類化合物等；在農(nóng)藥方面，它主要用于合成新型煙堿類、茼蒿素類殺蟲劑； 另外，它還可以用來合成一些如芳基氰醇等手性藥物中間體?，F(xiàn)有吡啶-4-甲醛的制備方法主要有以下幾種方法一，在催化劑作用下用氧氣、TEMPO (2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物)系列氧化物、三氧化鉻、高錳酸鉀等化學(xué)氧化劑氧化4-吡啶甲醇制備吡啶-4-甲 1^, (Tetrahedron Letters, 2005, 46(49): 8483-8486; Tetrahedron Letters, 1999, 40(9): 1635 - 1636; Oxidation Communications, 2011, 34(3)，622-626; Synthetic Communications, 2004, 34(15)，2835-2842)此方法具有產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)，但是所用的原料4-吡啶甲醇的制備方法比較繁瑣；方法二，以4-乙烯基吡啶為原料，先用臭氧氧化，接著用Pt催化劑催化氫化得到吡啶-4-甲醛(EP147593，1985)，該方法收率較高，但4-乙烯基吡啶制備繁瑣，且工藝路線成本高；方法三，催化還原法即用二異丁基鋁、H2等氫化還原試劑將4-氰基卩比唳催化還原為卩比唳-4-甲醒，(Tetrahedron Letters, 2011, 52(46): 6058-6060; JP2001261650, 2001)，但原料4-氰基吡啶的價(jià)格昂貴且該方法收率相對不高；方法四，氧氣氣相氧化法，該方法由于反應(yīng)只有一步，理論副產(chǎn)物只有水，產(chǎn)品分離簡單，且催化劑可重復(fù)使用，反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性高，符合綠色化學(xué)的理念，故較其他方法有較大的優(yōu)勢。將4-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(yīng)器，直接氧化為吡啶-4-甲醛，(Catalysis Today, 2004，91-92: 7-11 )，采用以鉻、釩、磷為活性組分的氧化物為催化劑，然而這個(gè)方法得到的吡啶-4-甲醛的收率相對較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種高效、成本較低并具有工業(yè)化應(yīng)用前景的吡啶-4-甲醛的制備方法。本發(fā)明的制備吡啶-4-甲醛的方法，其步驟如下
1)將鑰酸銨、硝酸鉍、酸度調(diào)節(jié)劑、過渡金屬酸鹽及有機(jī)絡(luò)合劑按重量比I:0. 3^1. 8
0.ro. 5 0. 2、. 5 :廣2溶于水中，加熱至6(T80°C，加入二氧化鈦，二氧化鈦與鑰酸銨的重量比為擴(kuò)12:1，攪拌混合均勻，減壓蒸干，將所得固體磨碎，加入適量水?dāng)D成條狀，于 8(Tl20°C烘制2 4小時(shí)后，再于40(T600°C煅燒8 10小時(shí)，得到條狀催化劑；
2)將上述催化劑放入固定床反應(yīng)器中，在25(T350°C下向固定床反應(yīng)器中通入氧氣和水I小時(shí)，然后通入氧氣和質(zhì)量濃度為5 20%的4-甲基吡啶水溶液，水的速度為0. 10
0.2mL/min，氧氣的速度為10(T250mL/min，4-甲基吡啶水溶液與氧氣的進(jìn)料速度比為1:100(T1250，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行氣相催化氧化反應(yīng)，生成吡啶-4-甲醛粗產(chǎn)品水溶液，吡啶-4-甲醛粗產(chǎn)品水溶液經(jīng)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-4-甲醛。本發(fā)明 中，所說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。所說的酸度調(diào)節(jié)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。所說的有機(jī)絡(luò)合劑可以為草酸、檸檬酸或酒石酸。本發(fā)明制備工藝簡單，原料成本低，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性高，產(chǎn)品易于分離，最終產(chǎn)品純度高，具有較強(qiáng)的工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)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?dāng)D成條狀后，于120°C烘制2小時(shí)，然后于600°C煅燒8小時(shí)，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放入固定床反應(yīng)器中，將固定床反應(yīng)器溫度保持在350°C，向固定床反應(yīng)器通入氧氣和水，氧氣的速度為250mL/min，水的速度為0. 2mL/min, I小時(shí)后，向固定床反應(yīng)器中繼續(xù)通入氧氣和質(zhì)量濃度為20%的4-甲基吡啶的水溶液，4-甲基吡啶的水溶液速度為0. 2mL/min,于350°C下進(jìn)行氣相氧化反應(yīng)，生成吡啶_4_甲醛粗產(chǎn)物水溶液，粗產(chǎn)物水溶液經(jīng)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-4-甲醛含量98. 5%純品，4-甲基吡啶的轉(zhuǎn)化率99. 8 %，吡啶-4-甲醛的選擇性93. 8 %。實(shí)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?dāng)D成條狀后，于100°C烘制3小時(shí)，然后于500°C煅燒9小時(shí)，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放入固定床反應(yīng)器中，將固定床反應(yīng)器溫度保持在300°C，向固定床反應(yīng)器通入氧氣和水，氧氣的速度為200mL/min，水的速度為0. 18mL/min,I小時(shí)后，向固定床反應(yīng)器中繼續(xù)通入氧氣和質(zhì)量濃度為10%的4-甲基吡啶的水溶液，4-甲基吡啶的水溶液速度為0. 18mL/min，于300°C下進(jìn)行氣相氧化反應(yīng)，生成吡啶-4-甲醛粗產(chǎn)物水溶液，粗產(chǎn)物水溶液經(jīng)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-4-甲醛含量98. 8%純品，4-甲基吡啶的轉(zhuǎn)化率98. 2 %，吡啶-4-甲醛的選擇性96. 6 %。實(shí)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?dāng)D成條狀后，于80°C烘制4小時(shí)，然后于400°C煅燒10小時(shí)，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放入固定床反應(yīng)器中，將固定床反應(yīng)器溫度保持在 250°C,向固定床反應(yīng)器通入氧氣和水，氧氣的速度為100mL/min,水的速度為0. lOmL/min, I小時(shí)后，向固 定床反應(yīng)器中繼續(xù)通入氧氣和質(zhì)量濃度為5%的4-甲基吡啶的水溶液，4-甲基吡啶的水溶液速度為0. 10mL/min,于250°C下進(jìn)行氣相氧化反應(yīng)，生成吡啶_4_甲醛粗產(chǎn)物水溶液，粗產(chǎn)物水溶液經(jīng)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-4-甲醛含量98. 9%純品，4-甲基吡啶的轉(zhuǎn)化率92. 3 %，吡啶-4-甲醛的選擇性98. 5%。
權(quán)利要求
1.一種制備吡啶-4-甲醛的方法，其步驟如下 1)將鑰酸銨、硝酸鉍、酸度調(diào)節(jié)劑、過渡金屬酸鹽及有機(jī)絡(luò)合劑按重量比I:0. 3^1. 8 0.ro. 5 0. 2、. 5 :廣2溶于水中，加熱至6(T80°C，加入二氧化鈦，二氧化鈦與鑰酸銨的重量比為擴(kuò)12:1，攪拌混合均勻，減壓蒸干，將所得固體磨碎，加入適量水?dāng)D成條狀，于8(Tl20°C烘制2 4小時(shí)后，再于40(T600°C煅燒8 10小時(shí)，得到條狀催化劑； 2)將上述催化劑放入固定床反應(yīng)器中，在25(T350°C下向固定床反應(yīng)器中通入氧氣和水I小時(shí)，然后通入氧氣和質(zhì)量濃度為5 20%的4-甲基吡啶水溶液，水的速度為0. 10 0. 2mL/min，氧氣的速度為10(T250mL/min，4-甲基吡啶水溶液與氧氣的進(jìn)料速度比為1:100(T1250，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行氣相催化氧化反應(yīng)，生成吡啶-4-甲醛粗產(chǎn)品水溶液，吡啶-4-甲醛粗產(chǎn)品水溶液經(jīng)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-4-甲醛。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備吡啶-4-甲醛的方法，其特征是所說的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(jù)權(quán)利要求I所述的制備吡啶-4-甲醛的方法，其特征是所說的酸度調(diào)節(jié)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(jù)權(quán)利要求I所述的制備吡啶-4-甲醛的方法，其特征是所說的有機(jī)絡(luò)合劑為草酸、檸檬酸或酒石酸。
全文摘要
本發(fā)明公開的吡啶-4-甲醛制備方法，其步驟包括用鉬酸銨、硝酸鉍、酸度調(diào)節(jié)劑、過渡金屬酸鹽、有機(jī)絡(luò)合劑及二氧化鈦制備催化劑；以4-甲基吡啶、氧氣、水作為原料，在固定床反應(yīng)器中，用催化劑進(jìn)行氣相催化氧化反應(yīng)，生成吡啶-4-甲醛粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品經(jīng)萃取、蒸餾和精餾得吡啶-4-甲醛含量98%以上產(chǎn)品。本發(fā)明方法工藝簡單，原料易得，催化反應(yīng)選擇性高，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C07D213/48GK102617453SQ20121007538
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者俞杰, 戴立言, 王曉鐘, 陳英奇 申請人:浙江大學(xué)