CN102617453A

CN102617453A - 一种制备吡啶-4-甲醛的方法

Info

Publication number: CN102617453A
Application number: CN2012100753878A
Authority: CN
Inventors: 戴立言; 俞杰; 王晓钟; 陈英奇
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开的吡啶-4-甲醛制备方法，其步骤包括用钼酸铵、硝酸铋、酸度调节剂、过渡金属酸盐、有机络合剂及二氧化钛制备催化剂；以4-甲基吡啶、氧气、水作为原料，在固定床反应器中，用催化剂进行气相催化氧化反应，生成吡啶-4-甲醛粗产品，粗产品经萃取、蒸馏和精馏得吡啶-4-甲醛含量98%以上产品。本发明方法工艺简单，原料易得，催化反应选择性高，成本低，适合工业化生产。

Description

一种制备吡啶-4-甲醛的方法

技术领域

本发明涉及吡啶-4-甲醛的制备方法，尤其是催化氧化4-甲基吡啶制备吡啶-4-甲醛方法。

背景技术

吡啶-4-甲醛是一种重要的精细化工原料，在医药方面，它主要用于合成治疗老年痴呆症药物多奈哌齐，抗癌药物白藜芦醇衍生物、喹唑啉衍生物、青蒿素类衍生物，降压药物哒嗪酮类化合物等；在农药方面，它主要用于合成新型烟碱类、茼蒿素类杀虫剂；另外，它还可以用来合成一些如芳基氰醇等手性药物中间体。现有吡啶-4-甲醛的制备方法主要有以下几种：方法一，在催化剂作用下用氧气、TEMPO（2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物）系列氧化物、三氧化铬、高锰酸钾等化学氧化剂氧化4-吡啶甲醇制备吡啶-4-甲醛，（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）此方法具有产率高的优点，但是所用的原料4-吡啶甲醇的制备方法比较繁琐；方法二，以4-乙烯基吡啶为原料，先用臭氧氧化，接着用Pt催化剂催化氢化得到吡啶-4-甲醛（EP147593，1985），该方法收率较高，但4-乙烯基吡啶制备繁琐，且工艺路线成本高；方法三，催化还原法即用二异丁基铝、H₂等氢化还原试剂将4-氰基吡啶催化还原为吡啶-4-甲醛，（Tetrahedron Letters, 2011, 52(46): 6058-6060; JP2001261650, 2001），但原料4-氰基吡啶的价格昂贵且该方法收率相对不高；方法四，氧气气相氧化法，该方法由于反应只有一步，理论副产物只有水，产品分离简单，且催化剂可重复使用，反应原子经济性高，符合绿色化学的理念，故较其他方法有较大的优势。将4-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-4-甲醛，（Catalysis Today, 2004, 91-92: 7-11），采用以铬、钒、磷为活性组分的氧化物为催化剂，然而这个方法得到的吡啶-4-甲醛的收率相对较低。

发明内容

本发明的目的在于开发一种高效、成本较低并具有工业化应用前景的吡啶-4-甲醛的制备方法。

本发明的制备吡啶-4-甲醛的方法，其步骤如下：

1）将钼酸铵、硝酸铋、酸度调节剂、过渡金属酸盐及有机络合剂按重量比1：0.3~1.8：0.1~0.5：0.2~0.5：1~2溶于水中，加热至60~80℃，加入二氧化钛，二氧化钛与钼酸铵的重量比为9~12:1，搅拌混合均匀，减压蒸干，将所得固体磨碎，加入适量水挤成条状，于80~120℃烘制2~4小时后，再于400~600℃煅烧8~10小时，得到条状催化剂；

2）将上述催化剂放入固定床反应器中，在250~350℃下向固定床反应器中通入氧气和水1小时，然后通入氧气和质量浓度为5~20%的4-甲基吡啶水溶液，水的速度为0.10～0.2mL/min，氧气的速度为100~250mL/min，4-甲基吡啶水溶液与氧气的进料速度比为1:1000~1250，在固定床反应器中进行气相催化氧化反应，生成吡啶-4-甲醛粗产品水溶液，吡啶-4-甲醛粗产品水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，精馏，得到吡啶-4-甲醛。

本发明中，所说的过渡金属酸盐可以为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰或硝酸铬。所说的酸度调节剂可以为硝酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钠、氢氧化钠或碳酸钠。所说的有机络合剂可以为草酸、柠檬酸或酒石酸。

本发明制备工艺简单，原料成本低，反应转化率和选择性高，产品易于分离，最终产品纯度高，具有较强的工业化应用价值。

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

将8.0g钼酸铵、14.4g硝酸铋、1.6g硝酸铁、4g硝酸钠和16.0g草酸溶于450ml水，加热至70℃，加入二氧化钛96g，搅拌混合均匀，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2小时，然后于600℃煅烧8小时，得到黑色条状催化剂，折成3-4mm备用。

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350℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的速度为250mL/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20%的4-甲基吡啶的水溶液，4-甲基吡啶的水溶液速度为0.2mL/min，于350℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-4-甲醛粗产物水溶液，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，然后精馏获得吡啶-4-甲醛含量98.5％纯品，4-甲基吡啶的转化率99.8 %，吡啶-4-甲醛的选择性93.8 %。

实施例2

将8.0g钼酸铵、8.8g硝酸铋、2.0g硝酸钴、2.4g氢氧化钠和12.0g柠檬酸溶于450ml水，加热至60℃，加入二氧化钛84g，搅拌混合均匀，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100℃烘制3小时，然后于500℃煅烧9小时，得到黑色条状催化剂，折成3-4mm备用。

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300℃，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%的4-甲基吡啶的水溶液，4-甲基吡啶的水溶液速度为0.18mL/min，于300℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-4-甲醛粗产物水溶液，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，然后精馏获得吡啶-4-甲醛含量98.8％纯品，4-甲基吡啶的转化率98.2 %，吡啶-4-甲醛的选择性96.6 %。

实施例3

将8.0g钼酸铵、2.4g硝酸铋、4.0g硝酸铬、0.8g硝酸钾和8.0g酒石酸溶于450ml水，加热至80℃，加入二氧化钛72g，搅拌混合均匀，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80℃烘制4小时，然后于400℃煅烧10小时，得到黑色条状催化剂，折成3-4mm备用。

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0.10mL/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%的4-甲基吡啶的水溶液，4-甲基吡啶的水溶液速度为0.10mL/min，于250℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-4-甲醛粗产物水溶液，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，然后精馏获得吡啶-4-甲醛含量98.9％纯品，4-甲基吡啶的转化率92.3 %，吡啶-4-甲醛的选择性98.5%。

Claims

1.一种制备吡啶-4-甲醛的方法，其步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备吡啶-4-甲醛的方法，其特征是所说的过渡金属酸盐为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰或硝酸铬。

3.根据权利要求1所述的制备吡啶-4-甲醛的方法，其特征是所说的酸度调节剂为硝酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钠、氢氧化钠或碳酸钠。

4.根据权利要求1所述的制备吡啶-4-甲醛的方法，其特征是所说的有机络合剂为草酸、柠檬酸或酒石酸。