專利名稱：一種制備吡啶-3-甲醛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
吡啶-3-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(fēng)濕痛及關(guān)節(jié)炎藥物青藤堿衍生物，具有抗菌消炎、抗氧化、抗過(guò)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(nóng)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(lái)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?，F(xiàn)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(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)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(jià)格較為昂貴；方法三，氧氣氣相氧化法，該方法為一步反應(yīng)，由于產(chǎn)品分離簡(jiǎn)單且催化劑可重復(fù)使用，故較其他方法有較大的優(yōu)勢(shì)。將3-甲基吡啶氣化后與氧氣和水蒸氣混合，通過(guò)裝有催化劑的固定床反應(yīng)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(gè)方法得到的吡啶-3-甲醛的收率較低。

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-3-甲醛的制備方法。本發(fā)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(guò)渡金屬酸鹽、酸度調(diào)節(jié)劑、及有機(jī)絡(luò)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?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，其中鑰酸銨、硝酸鉍、過(guò)渡金屬酸鹽、酸度調(diào)節(jié)劑、有機(jī)絡(luò)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(yīng)器中，將固定床反應(yīng)器溫度保持在29(T39(TC，分別用氣體流量計(jì)調(diào)節(jié)通入氧氣，用蠕動(dòng)泵泵入水，I小時(shí)，通入氧氣和質(zhì)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(jìn)料速度比為1:100(Tl250，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-3-甲醛粗產(chǎn)品水溶液，粗產(chǎn)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(fā)明中，制備催化劑時(shí)所用的過(guò)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(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，所用的有機(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(jiǎn)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(shuō)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60(TC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裝填到固定床反應(yīng)器中，將固定床反應(yīng)器溫度保持在390°C，向固定床反應(yīng)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(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(jìn)行氣相氧化反應(yīng)，生成吡啶-3-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-3-甲醛純品，3-甲基吡啶的轉(zhuǎn)化率85. 2 %，吡啶-3-甲醛的選擇性91. 5 %。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裝填到固定床反應(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，氧氣的流速為200mL/min，水的流速為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(jìn)行氣相氧化反應(yīng)，生成吡啶-3-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-3-甲醛純品，3-甲基吡啶的轉(zhuǎn)化率87. 6 %，吡啶-3-甲醛的選擇性94. 5 %。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裝填到固定床反應(yīng)器中，將固定床反應(yīng)器溫度保持在290°C，向固定床反應(yīng)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(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(jìn)行氣相氧化反應(yīng)，生成吡啶-3-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-3-甲醛純品，3-甲基吡啶的轉(zhuǎn)化率89. 8 %，吡啶-3-甲醛的選擇性95. 8%。
權(quán)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(guò)渡金屬酸鹽、酸度調(diào)節(jié)劑、及有機(jī)絡(luò)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?dāng)D成條狀，于80 120 0C烘制2 4小時(shí)后，再于400 600 V煅燒8 10小時(shí)，得到條狀催化劑，其中鑰酸銨、硝酸鉍、過(guò)渡金屬酸鹽、酸度調(diào)節(jié)劑、有機(jī)絡(luò)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(yīng)器中，將固定床反應(yīng)器溫度保持在29(T39(TC，分別用氣體流量計(jì)調(diào)節(jié)通入氧氣，用蠕動(dòng)泵泵入水，I小時(shí)，通入氧氣和質(zhì)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(jìn)料速度比為1:100(Tl250，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-3-甲醛粗產(chǎn)品水溶液，粗產(chǎn)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(jù)權(quán)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(shí)所用過(guò)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-3-甲醛的方法，其特征是制備催化劑時(shí)所用酸度調(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-3-甲醛的方法，其特征是制備催化劑時(shí)所用有機(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(guò)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(diào)節(jié)劑及有機(jī)絡(luò)合劑調(diào)節(jié)的負(fù)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(yīng)器中進(jìn)行氣相催化氧化反應(yīng)，生成吡啶-3-甲醛粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品經(jīng)萃取、蒸餾和精餾得吡啶-3-甲醛含量98%以上產(chǎn)品。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，催化反應(yīng)活性和選擇性高，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J23/887GK102627599SQ20121007762
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者俞杰, 戴立言, 王曉鐘, 陳英奇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)