一種製備吡啶-4-甲醛的方法
2023-09-20 07:11:50 1
專利名稱：一種製備吡啶-4-甲醛的方法
技術領域：
本發明涉及吡啶-4-甲醛的製備方法，尤其是催化氧化4-甲基吡啶製備吡啶-4-甲醛方法。
背景技術：
吡啶-4-甲醛是一種重要的精細化工原料，在醫藥方面，它主要用於合成治療老年痴呆症藥物多奈哌齊，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；在農藥方面，它主要用於合成新型菸鹼類、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。現有吡啶-4-甲醛的製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、高錳酸鉀等化學氧化劑氧化4-吡啶甲醇製備吡啶-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)此方法具有產率高的優點，但是所用的原料4-吡啶甲醇的製備方法比較繁瑣；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-乙烯基吡啶製備繁瑣，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，該方法由於反應只有一步，理論副產物只有水，產品分離簡單，且催化劑可重複使用，反應原子經濟性高，符合綠色化學的理念，故較其他方法有較大的優勢。將4-甲基吡啶氣化後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-4-甲醛，(Catalysis Today, 2004，91-92: 7-11 )，採用以鉻、釩、磷為活性組分的氧化物為催化劑，然而這個方法得到的吡啶-4-甲醛的收率相對較低。
發明內容
本發明的目的在於開發一種高效、成本較低並具有工業化應用前景的吡啶-4-甲醛的製備方法。本發明的製備吡啶-4-甲醛的方法，其步驟如下
1)將鑰酸銨、硝酸鉍、酸度調節劑、過渡金屬酸鹽及有機絡合劑按重量比I:0. 3^1. 8
0.ro. 5 0. 2、. 5 :廣2溶於水中，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12:1，攪拌混合均勻，減壓蒸乾，將所得固體磨碎，加入適量水擠成條狀，於 8(Tl20°C烘製2 4小時後，再於40(T600°C煅燒8 10小時，得到條狀催化劑；
2)將上述催化劑放入固定床反應器中，在25(T350°C下向固定床反應器中通入氧氣和水I小時，然後通入氧氣和質量濃度為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料速度比為1:100(T1250，在固定床反應器中進行氣相催化氧化反應，生成吡啶-4-甲醛粗產品水溶液，吡啶-4-甲醛粗產品水溶液經二氯甲烷萃取，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。所說的有機絡合劑可以為草酸、檸檬酸或酒石酸。本發明製備工藝簡單，原料成本低，反應轉化率和選擇性高，產品易於分離，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草酸溶於450ml水,力口熱至70°C，加入二氧化鈦96g，攪拌混合均勻，減壓蒸乾水分後，將所得固體磨碎，再加入適量水擠成條狀後，於120°C烘製2小時，然後於600°C煅燒8小時，得到黑色條狀催化劑，折成3-4mm備用。將上步製得的黑色條狀催化劑放入固定床反應器中，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，氧氣的速度為250mL/min，水的速度為0. 2mL/min, I小時後，向固定床反應器中繼續通入氧氣和質量濃度為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,於350°C下進行氣相氧化反應，生成吡啶_4_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，然後精餾獲得吡啶-4-甲醛含量98. 5%純品，4-甲基吡啶的轉化率99. 8 %，吡啶-4-甲醛的選擇性93. 8 %。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檸檬酸溶於450ml水，加熱至60°C，加入二氧化鈦84g，攪拌混合均勻，減壓蒸乾水分後，將所得固體磨碎，再加入適量水擠成條狀後，於100°C烘製3小時，然後於500°C煅燒9小時，得到黑色條狀催化劑，折成3-4mm備用。將上步製得的黑色條狀催化劑放入固定床反應器中，將固定床反應器溫度保持在300°C，向固定床反應器通入氧氣和水，氧氣的速度為200mL/min，水的速度為0. 18mL/min,I小時後，向固定床反應器中繼續通入氧氣和質量濃度為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，於300°C下進行氣相氧化反應，生成吡啶-4-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，然後精餾獲得吡啶-4-甲醛含量98. 8%純品，4-甲基吡啶的轉化率98. 2 %，吡啶-4-甲醛的選擇性96. 6 %。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酒石酸溶於450ml水，加熱至80°C，加入二氧化鈦72g，攪拌混合均勻，減壓蒸乾水分後，將所得固體磨碎，再加入適量水擠成條狀後，於80°C烘製4小時，然後於400°C煅燒10小時，得到黑色條狀催化劑，折成3-4mm備用。
將上步製得的黑色條狀催化劑放入固定床反應器中，將固定床反應器溫度保持在 250°C,向固定床反應器通入氧氣和水，氧氣的速度為100mL/min,水的速度為0. lOmL/min, I小時後，向固 定床反應器中繼續通入氧氣和質量濃度為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,於250°C下進行氣相氧化反應，生成吡啶_4_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，然後精餾獲得吡啶-4-甲醛含量98. 9%純品，4-甲基吡啶的轉化率92. 3 %，吡啶-4-甲醛的選擇性98. 5%。
權利要求
1.一種製備吡啶-4-甲醛的方法，其步驟如下 1)將鑰酸銨、硝酸鉍、酸度調節劑、過渡金屬酸鹽及有機絡合劑按重量比I:0. 3^1. 8 0.ro. 5 0. 2、. 5 :廣2溶於水中，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12:1，攪拌混合均勻，減壓蒸乾，將所得固體磨碎，加入適量水擠成條狀，於8(Tl20°C烘製2 4小時後，再於40(T600°C煅燒8 10小時，得到條狀催化劑； 2)將上述催化劑放入固定床反應器中，在25(T350°C下向固定床反應器中通入氧氣和水I小時，然後通入氧氣和質量濃度為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料速度比為1:100(T1250，在固定床反應器中進行氣相催化氧化反應，生成吡啶-4-甲醛粗產品水溶液，吡啶-4-甲醛粗產品水溶液經二氯甲烷萃取，萃取液減壓蒸餾除去二氯甲烷，精餾，得到吡啶-4-甲醛。
2.根據權利要求I所述的製備吡啶-4-甲醛的方法，其特徵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.根據權利要求I所述的製備吡啶-4-甲醛的方法，其特徵是所說的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所述的製備吡啶-4-甲醛的方法，其特徵是所說的有機絡合劑為草酸、檸檬酸或酒石酸。
全文摘要
本發明公開的吡啶-4-甲醛製備方法，其步驟包括用鉬酸銨、硝酸鉍、酸度調節劑、過渡金屬酸鹽、有機絡合劑及二氧化鈦製備催化劑；以4-甲基吡啶、氧氣、水作為原料，在固定床反應器中，用催化劑進行氣相催化氧化反應，生成吡啶-4-甲醛粗產品，粗產品經萃取、蒸餾和精餾得吡啶-4-甲醛含量98%以上產品。本發明方法工藝簡單，原料易得，催化反應選擇性高，成本低，適合工業化生產。
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 優先權日2012年3月21日
發明者俞傑, 戴立言, 王曉鍾, 陳英奇 申請人:浙江大學