CN108299290A - 一种3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化 - Google Patents

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杨红军
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Abstract

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种3‑甲基吡啶合成3‑氰基吡啶的方法优化，设计以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，Mo为助剂，用浸渍法制备催化剂，可用于固定床反应器中进行反应。反应在高温下进行，3‑甲基吡啶可以以很高的选择性来生成3‑氰基吡啶，产率达到98％以上，高于现有技术的95％，本发明所提供的技术方案能够有效弥补现有的3‑甲基吡啶合成3‑氰基吡啶的方法存在的收率有限，工艺复杂的缺陷。

Description

一种3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化。
背景技术
3-氰基吡啶是一种重要的精细化工中间体，是生产医药、农药和饲料工业的原材料，也可以用于制备维生素B、杀虫剂、强心剂等。3-氰基吡啶是工业上合成烟酸和烟酰胺最重要的中间体，烟酸和其衍生物烟酰胺同属于维生素B系列的化合物，是一种动物所必需的化学物质，在动物的肝肾、牛奶、鸡蛋以及新鲜的蔬菜中的含量比较多，它主要参与有机物的氧化还原作用，促进新陈代谢，在生活中主要被应用于：食品添加剂、饲料添加剂、医药中间体、活性染料、日用化学工业品等。随着人们生活水平的提高以及动物饲料产品需求的增长，促进了全球烟酸和烟酰胺的快速发展，3-氰基吡啶的生产也随之得到了发展。
目前中国专利CN104961678A公开了一种3-氰基吡啶的生产工艺。一种3-氰基吡啶的生产工艺，其特征在于：采用3-甲基吡啶、氨、空气及在催化剂存在条件下经催化氨氧化反应制备3-氰基吡啶。优点是新型催化剂的使用，促使产品3-氰基吡啶的摩尔收率大于90％；催化剂催化性能稳定可以连续长期使用；工艺技术先进、稳定可靠。
目前中国专利CN107056696A公开了一种3-氰基吡啶的合成方法，在GXBD-66型催化剂存在下，以3-甲基吡啶为原料，与氨和空气在固定床反应器中进行催化氨氧化，然后经水洗、萃取、减压蒸馏得成品。本发明以自制GXBD-66型催化剂在固定床反应器中进行催化氨氧化反应合成3-氰基吡啶，该催化剂催化活性高、稳定性好，3-氰基收率可达93％以上，含量可达97％以上，本发明工艺操作简单，三废量少，清洁生产，安全环保，同时避免工业化过程中的危险性，可规模化生产。
但现有的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法通常存在收率有限，工艺复杂的缺陷。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化。本发明提供的技术方案能够有效弥补现有的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法存在的收率有限，工艺复杂的缺陷。
为了实现上述的目的，通过以下技术方案予以实现：
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，加入适量的催化剂，在高温的条件下，通入氧气和氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，再进行减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却得3-氰基吡啶。
所述催化剂是以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，Mo为助剂，用浸渍法制备得到，其中，Mn的负载量为17％，Mo/Mn＝0.011。
优选的，Mo与Mn的比值为摩尔比。
优选的，氧气与3-甲基吡啶的摩尔比为2.9-3.0:1。
优选的，高温反应温度为330-340℃。
优选的，氨气与3-甲基吡啶的摩尔比为1.8-1.9:1。
优选的，蒸馏的温度控制在92-95℃，真空度在0.07-0.09Mpa。
优选的，冷却的温度控制在10-15℃。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果如下：本发明中，设计以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，Mo为助剂，用浸渍法制备催化剂，可用于固定床反应器中进行反应。反应在高温下进行，3-甲基吡啶可以以很高的选择性来生成3-氰基吡啶，产率达到98％以上，高于现有技术的95％，制备工艺简单。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在330℃的条件下，通入1.8比值的氧气和2.9比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度95℃，真空度为0.07Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至10℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为99.6％，3-氰基吡啶的选择性为98.9％，3-氰基吡啶的收率为98.3％。
实施例2
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在340℃的条件下，通入1.85比值的氧气和2.9比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度95℃，真空度为0.07Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至15℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为98.9％，3-氰基吡啶的选择性为98.1％，3-氰基吡啶的收率为98.5％。
实施例3
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在335℃的条件下，通入1.85比值的氧气和2.9比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至10℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为98.7％，3-氰基吡啶的选择性为98.7％，3-氰基吡啶的收率为98.7％。
实施例4
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在330℃的条件下，通入1.9比值的氧气和2.9比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度92℃，真空度为0.07Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至10℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为98.6％，3-氰基吡啶的选择性为97.9％，3-氰基吡啶的收率为97.6％。
实施例5
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在330℃的条件下，通入1.9比值的氧气和2.9比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度93℃，真空度为0.07Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至10℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为98.9％，3-氰基吡啶的选择性为98.6％，3-氰基吡啶的收率为98.1％。
实施例6
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在330℃的条件下，通入1.85比值的氧气和3比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至10℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为99.6％，3-氰基吡啶的选择性为98.9％，3-氰基吡啶的收率为98.8％。
实施例7
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在330℃的条件下，通入1.85比值的氧气和2.9比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度95℃，真空度为0.08Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至10℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为99.6％，3-氰基吡啶的选择性为98.6％，3-氰基吡啶的收率为98.6％。
实施例8
在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，放入以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，在330℃的条件下，通入1.85比值的氧气和2.9比值的氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，蒸除未反应完的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却至15℃得到纯的3-氰基吡啶。得到3-甲基吡啶的转化率为99.5％，3-氰基吡啶的选择性为98.6％，3-氰基吡啶的收率为98.5％。
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化，其特征在于，步骤如下：在固定床反应器中放入93g的3-甲基吡啶，加入适量的催化剂，在高温的条件下，通入氧气和氨气反应，反应结束以后，降温过滤除去催化剂，再进行减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，剩余的固体用乙醚洗涤冷却得3-氰基吡啶；
所述催化剂是以活性炭为载体，以Mn为主催化剂，Mo为助剂，用浸渍法制备得到，其中，Mn的负载量为17％，Mo/Mn＝0.011。
2.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化，其特征在于，Mo与Mn的比值为摩尔比。
3.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化，其特征在于，氧气与3-甲基吡啶的摩尔比为2.9-3.0:1。
4.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化，其特征在于，高温反应温度为330-340℃。
5.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化，其特征在于，氨气与3-甲基吡啶的摩尔比为1.8-1.9:1。
6.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化，其特征在于，蒸馏的温度控制在92-95℃，真空度在0.07-0.09Mpa。
7.根据权利要求1所述的3-甲基吡啶合成3-氰基吡啶的方法优化，其特征在于，冷却的温度控制在10-15℃。
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