CN101817780B - 吡啶-2-甲醛的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的吡啶-2-甲醛的制备方法包括以下步骤：制备含有酸度调节剂及过渡金属氧化物担持在载体上所形成催化剂，以2-甲基吡啶、氧气和水作为原料，在固定床催化反应器中，于250～400℃，进行气相氧化反应生成目标粗产物，粗产物经二氯甲烷萃取后，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98.5％以上纯品。该方法制备工艺简单，原料成本低，催化氧化反应选择性高，主、副产品易分离，纯度高。

Description

吡啶-2-甲醛的制备方法

技术领域

本发明涉及药物及化工中间体吡啶-2-甲醛的制备方法。

背景技术

吡啶-2-甲醛是一种重要的医药中间体及精细化工原料，它主要用来合成刺激性缓泻药比沙可啶。另外，吡啶-2-甲醛也是合成某些具有特殊功能的分子如荧光螯合剂和新型烟碱类杀虫剂的中间体。现有吡啶-2-甲醛的制备方法主要有以下几种：方法一，在催化剂作用下用O₂、过氧化氢、过氧化叔丁醇等化学氧化剂氧化2-吡啶甲醇制备吡啶-2-甲醛，(Tetrahedron Letters，2006，47(6)：923-926；Advanced Synthesis & Catalysis，2009，351(1+2)：89-92)此方法具有产率高、环保的优点，但是所用的原料2-吡啶甲醇的制备方法比较繁琐；方法二，沈大东等以三氯异氰尿酸和2-甲基吡啶为原料，苯甲酰胺为催化剂，制得吡啶-2-甲醛，(中国医药工业杂志，2006，37(7)：448)，总收率高达88％，但过程中要用到发烟硫酸，腐蚀性较强；方法三，催化还原法即用H₂将2-氰基吡啶催化还原为2-吡啶甲醛，(中国医药工业杂志，2007，(7)：480-480)，但原料2-氰基吡啶的价格昂贵；方法四，氧气气相氧化法，2-甲基吡啶气化后与氧气和水蒸气混合，通过装有催化剂的固定床反应器，直接氧化为吡啶-2-甲醛，(高校化学工程学报.2002，16(4)：436-440)，所用催化剂以碱性皂土或硅胶为载体，钒、钼为活性组份，这个方法反应的选择性为80％～90％，2-甲基吡啶的转化率只有50％～58％，导致了最终收率偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种收率较高、成本较低，具有工业化意义的制备吡啶-2-甲醛的方法。

本发明的吡啶-2-甲醛的制备方法，包括如下步骤：

第一步将偏钒酸铵、过渡金属酸盐、酸度调节剂及草酸与水混合，加热到70℃，搅拌1小时后，加入二氧化钛，继续搅拌1小时，冷却至室温，搅拌过夜，减压蒸干水分后，将所得固体磨碎，再加入适量水挤成条状后，于90～150℃烘制2～4小时，然后600～800℃煅烧6～8h，得黑色条状催化剂。其中二氧化钛与偏钒酸铵的重量比为6～9∶1，过渡金属酸盐与偏钒酸铵的重量比0.3～0.7∶1，酸度调节剂与偏钒酸铵的重量比为0.1～0.3∶1，草酸与偏钒酸铵的重量比为1～3∶1；

第二步将上步制得的催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在250～400℃，向固定床反应器通入氧气和水1小时后，再向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为5～15％的2-甲基吡啶的水溶液，于250～400℃下进行气相氧化反应，生成目标粗产物水溶液，粗产物水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98.5％以上纯品，通入氧气的速度为100～300mL/min，2-甲基吡啶的水溶液与氧气的进料速度比为1∶700～1500。

具体反应式如下：

本发明制备方法中：

第一步所用的酸性调节剂为经过600～800℃煅烧后能形成碱金属氧化物的化合物，如KNO₃、KOH、KCO₃、NaNO₃、NaOH或NaCO₃。过渡金属酸盐是铬酸铵、铬酸碱金属盐、铬酸碱土金属盐、硝酸铬、硫酸铬、氢氧化铬、钼酸铵、钼酸碱金属盐、钼酸碱土金属盐、钨酸铵、钨酸碱金属盐、钨酸碱土金属盐、过锰酸铵、过锰酸碱金属盐、过锰酸碱土金属盐、硝酸铁、硫酸铁、硝酸铁或硫酸锌。

本发明的有益效果在于：

本发明制备工艺简单，原料成本低，催化氧化反应选择性高，2-甲基吡啶的转化率达95％以上，吡啶-2-甲醛的选择率达88％以上，主、副产品易分离，纯度高，具有工业化意义。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

1)将偏钒酸铵6.4g、钼酸铵4.48g、硝酸钾0.64g、草酸19.3g与水250mL混合，加热到70℃，搅拌1小时后，加入二氧化钛57.6g，继续搅拌1小时，冷却至室温，搅拌过夜，减压蒸干水分后，将所得固体磨碎，再加入适量水挤成条状后，于90烘制4小时，然后600煅烧8h，得黑色条状催化剂，折成3～4mm小条备用。

2)将上步制得的黑色条状催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在400℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的速度为300mL/min，水的速度为0.2mL/min，1小时后，向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为15％2-甲基吡啶的水溶液，2-甲基吡啶的水溶液速度为0.2mL/min，于400℃下进行气相氧化反应，生成目标粗产物水溶液，粗产物水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98.5％以上纯品，2-甲基吡啶的转化率97.2％，吡啶-2-甲醛的选择性89.5％。

实施例2

1)将偏钒酸铵6.4g、硝酸铬3.2g、氢氧化钾1.28g、草酸12.8g与水250mL混合，加热到70℃，搅拌1小时后，加入二氧化钛48g，继续搅拌1小时，冷却至室温，搅拌过夜，减压蒸干水分后，将所得固体磨碎，再加入适量水挤成条状后，于120烘制3小时，然后700煅烧7h，既得黑色条状催化剂，折成3～4mm小条备用。

2)将上步制得的黑色条状催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在325℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的速度为200mL/min，水的速度为0.18mL/min，1小时后，向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为10％2-甲基吡啶的水溶液，2-甲基吡啶的水溶液速度为0.18mL/min，于325℃下进行气相氧化反应，生成目标粗产物水溶液，粗产物水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98.5％以上纯品，2-甲基吡啶的转化率96.8％，吡啶-2-甲醛的选择性88.7％。

实施例3

1)将偏钒酸铵6.4g、过锰酸铵1.92g、硝酸钠1.93g、草酸6.4g与水250mL混合，加热到70℃，搅拌1小时后，加入二氧化钛38.4g，继续搅拌1小时，冷却至室温，搅拌过夜，减压蒸干水分后，将所得固体磨碎，再加入适量水挤成条状后，于150烘制2小时，然后800煅烧6h，既得黑色条状催化剂，折成3～4mm小条备用。

2)将上步制得的黑色条状催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在250℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的速度为100mL/min，水的速度为0.14mL/min，1小时后，向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为5％2-甲基吡啶的水溶液，2-甲基吡啶的水溶液速度为0.14mL/min，于250℃下进行气相氧化反应，生成目标粗产物水溶液，粗产物水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98.5％以上纯品，2-甲基吡啶的转化率95.4％，吡啶-2-甲醛的选择性88.2％。

Claims (1)

1.吡啶-2-甲醛的制备方法，依次包括如下步骤：

第一步将偏钒酸铵、过渡金属酸盐、酸度调节剂及草酸与水混合，加热到70℃，搅拌1小时后，加入二氧化钛，继续搅拌1小时，冷却至室温，搅拌过夜，减压蒸干水分后，将所得固体磨碎，再加入适量水挤成条状后，于90～150℃烘制2～4小时，然后600～800℃煅烧6～8h，得黑色条状催化剂，其中二氧化钛与偏钒酸铵的重量比为6～9∶1，过渡金属酸盐与偏钒酸铵的重量比0.3～0.7∶1，酸度调节剂与偏钒酸铵的重量比为0.1～0.3∶1，草酸与偏钒酸铵的重量比为1～3∶1；

上述的酸度调节剂为KNO₃、KOH、NaNO₃或NaOH；所说的过渡金属酸盐是铬酸铵、硝酸铬、硫酸铬、钼酸铵或过锰酸铵；

第二步将上步制得的催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在250～400℃，向固定床反应器通入氧气和水1小时后，再向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为5～15％的2-甲基吡啶的水溶液，于250～400℃下进行气相氧化反应，生成目标粗产物水溶液，粗产物水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98.5％以上纯品，通入氧气的速度为100～300mL/min，2-甲基吡啶的水溶液与氧气的进料速度比为1∶700～1500。