JP2001261650A - ピリジンアルデヒド類の製造方法 - Google Patents

ピリジンアルデヒド類の製造方法

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JP2001261650A
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acid anhydride
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Naoki Chiba
直樹 千葉
Eiji Takeda
栄二 武田
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Kawaken Fine Chemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シアノピリジン類から効率的にピリジンアル
デヒド類を製造する方法を提供する。 【解決手段】 シアノピリジン類を、水または含水溶媒
中、接触還元触媒および酸の存在下、水素により接触還
元してピリジンアルデヒド類を製造する方法において、
反応還元液に酸無水物を添加して処理した後、精製を行
うことを特徴とするピリジンアルデヒド類の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シアノピリジン類を水
素で接触還元してピリジンアルデヒド類を製造する方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ピリジンアルデヒド類は医薬、農薬の中
間体として有用な化合物であり、安価な原料より効率的
に合成する方法が強く望まれている。
【0003】特開平8−183772号公報には、ピリ
ジンアルデヒド類の一種であるニコチンアルデヒドの製
造方法が開示されている。触媒として銅塩溶液で処理し
たスポンジニッケル触媒を使用し、3−シアノピリジン
を還元してニコチンアルデヒドを得る方法が記載されて
いる。
【0004】しかしながら、本発明者らの検討によれ
ば、前記技術によりシアノピリジン類を還元した場合、
還元終了時には充分な純度でピリジンアルデヒド類を得
られるが、取り上げ工程においてロス分が多く、特に原
料に4−シアノピリジンを利用した場合は、4−ピリジ
ンアルデヒドを還元液の分析による予想収量値の約60
%しか得られない事が判明した。
【0005】従って、工業的規模において満足できるシ
アノピリジン類の還元によるピリジンアルデヒド類の合
成方法は未だ確立されておらず、その開発が強く望まれ
ていた。
【0006】本発明が解決しようとする課題は、上記従
来法の欠点を解消し、シアノピリジン類から効率的にピ
リジンアルデヒド類を製造する方法を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、水または
含水溶媒中、酸および触媒の存在下、シアノピリジンを
水素還元してピリジンアルデヒドを製造する方法につい
て鋭意検討を行ったところ、還元液に酸無水物を添加し
た後、精製工程を行うと、高収率でピリジンアルデヒド
を精製できる事を見出し本発明を完成した。
【0008】即ち本発明は、シアノピリジン類を、水ま
たは含水溶媒中、接触還元触媒および酸の存在下、水素
により接触還元してピリジンアルデヒド類を製造する方
法において、反応還元液に酸無水物を添加した後、精製
を行うことことを特徴とするピリジンアルデヒド類の製
造方法に関する。
【0009】特に本発明は、接触還元触媒が銅または鉛
で被毒処理したスポンジニッケル触媒を使用し、酸無水
物が無水酢酸および/または無水プロピオン酸である場
合、従来技術では最も精製時ロスの多かった4−ピリジ
ンアルデヒドの製造においても効果的な合成方法であ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明において使用する還元触媒
は、例えばスポンジニッケル触媒、スポンジ鉄触媒等を
挙げることができるが、銅または鉛で被毒したスポンジ
ニッケル触媒を用いる方が、一段回目の還元終点が見極
めやすく、ピリジンアルデヒドが更に還元を受けてヒド
ロキシメチルピリジンまで行きにくい点で有利である。
なお、本発明におけるスポンジニッケル触媒とは、ニッ
ケル−アルミニウム合金を塩基で処理したスポンジ状形
態のニッケルを主成分とする触媒である。例えば、久保
松照夫、小松信一郎、”ラネー触媒”、共立出版(19
71)に詳しく記載されており、それに従って調製した
ものが本発明に使用できる。例えば、ラネーニッケルの
場合、ニッケル(通常含有量40〜50wt%)とアル
ミニウム、場合によってはマンガン、クロム、モリブデ
ン、タングステンなどの金属が添加された合金を苛性ソ
ーダ水溶液で展開しアルミニウムを溶出させて調製され
る。展開の条件は−20℃〜+120℃程度で、苛性ソ
ーダ/ニッケル−アルミニウム合金の重量比は1/1〜
1.5/1、処理時間は50分から12時間程度の範囲
であり、これらの条件を適宜組み合わせることができ
る。
【0011】この銅で被毒処理したスポンジニッケル触
媒は、種々の方法により容易に得ることができる。例え
ば、市販のスポンジニッケル触媒を銅塩溶媒中に分散、
懸濁する方法のほか、ニッケル合金を常法に従って展開
する際に銅塩を添加するの方法、スポンジニッケル触媒
をシアノピリジンの水素還元を行う前に反応溶媒中で銅
塩と作用させる方法等によって、銅塩溶液で処理したス
ポンジニッケル触媒を得ることができる。
【0012】市販のスポンジニッケル触媒を銅塩溶液中
に分散、懸濁する方法について説明する。一般にスポン
ジニッケル触媒は含水物として市販されている。したが
って銅塩溶液は水溶液が好ましい、銅塩としては種々の
ものが使用でき、硫酸銅、水酸化銅、酢酸銅およびこれ
らの水和物等が好ましく使用される。銅塩の水溶液中に
市販のスポンジニッケル触媒を添加して攪拌する。この
後、必要に応じてこの懸濁液を静置して、触媒を沈殿さ
せ、上澄みをデカンテーションにより除去する。次い
で、残渣に水を加えて攪拌し、静置してデカンテーショ
ンを行い触媒を洗浄する。この洗浄を数回繰り返せば、
銅塩溶液で処理したスポンジニッケル触媒を容易に得る
ことができる。
【0013】鉛で被毒処理したスポンジニッケル触媒
も、銅被毒したスポンジニッケル触媒と同様な方法で調
製できる。例えば、市販のスポンジニッケル触媒を鉛塩
溶媒中に分散、懸濁する方法の他、ニッケル合金を常法
に従って展開する際に鉛を添加する方法や、常法により
調製された鉛を含まないスポンジニッケル触媒を用い
て、水素還元を行なう前に鉛塩を添加する方法によって
得ることができる。鉛塩としては種々のものが使用でき
るが、酢酸鉛、塩基性炭酸鉛およびこれらの水和物等が
水溶性が高い点から好ましい。
【0014】本発明における接触還元触媒の使用量は、
シアノピリジン類100重量部に対して、通常1〜50
重量部、好ましくは5〜30重量部である。触媒の使用
量が上記範囲より少ないと反応の進行が遅く、長時間を
要する。また、触媒の使用量が上記範囲より多い場合は
特に問題はないが、経済的な点から上記範囲の量であれ
ば十分である。
【0015】本発明において還元時、酸が共存している
事が好ましい。第二成分として投入される酸は、反応に
より生成するアンモニアを中和するために用いる。酸と
しては無機酸、有機酸のいずれも使用でき、無機酸とし
ては、硫酸、リン酸等が、有機酸としては酢酸等が挙げ
られる。酸の使用量は本発明の方法によりシアノピリジ
ン1モルからアンモニア1モル生成するため、このアン
モニアを中和するのに十分な量、即ちシアノピリジン1
モルに対して1当量以上、好ましくは1〜3当量であ
る。酸の使用量が、上記範囲内よりも少ないとアンモニ
アの中和が不十分となり、アンモニアとピリジンアルデ
ヒドが反応して収率が低下するため好ましくない。また
上記範囲より多い場合は特に問題はないが必要以上の酸
の使用は、中和の際に多量のアルカリを必要とするた
め、上記範囲であれば十分である。
【0016】本発明の方法において、反応にはシアノピ
リジン1モルに対して水1モルが必要であることより、
この量以上の水の存在下で反応を行う。したがって、通
常水を溶媒として使用して反応を行うが、その他水に可
溶な溶剤中に上記反応に必要な量の水を添加した含水溶
媒を使用してもよい。水と可溶な溶剤としては、メタノ
ール、エタノール等のアルコール類等を挙げることがで
きる。溶媒の使用量は、シアノピリジン1重量部に対し
て通常1−15重量部、好ましくは3−13重量部であ
る。
【0017】原料となるシアノピリジン類としては、例
えば2−シアノピリジン、3−シアノピリジン、4−シ
アノピリジンを挙げることができるが、本発明の効果が
もっとも顕著に出るのは4−シアノピリジンの場合であ
る。
【0018】本発明におけるシアノピリジン類の還元を
実施するには、シアノピリジン類、酸、溶媒および接触
還元触媒を上記の範囲内で反応器に仕込み、水素で反応
器を置換した後、攪拌下、水素を導入しながら水素圧を
1.0×105〜2.0×106Pa、好ましくは5.0
×105〜1.0×106Paに保持して反応を行う。水
素圧が上記範囲より低いと反応の進行が遅く、長時間を
要する。また、水素圧が上記範囲より高い場合は副反応
が進行し収率が低下するので好ましくない。反応温度
は、通常30〜100℃、好ましくは40〜80℃であ
る。このようにして還元を行い、反応を終了させる。反
応温度が上記範囲より低いと反応の進行が遅く、長時間
を要する。また、反応温度が上記範囲より高い場合は生
成物の収率が低下する。
【0019】従来技術では、この還元の終了した還元液
を濾過して触媒を除去し、次いでろ液にアルカリを加え
てほぼ中性にした後、抽出蒸留することにより行ってい
た。
【0020】本発明においては還元液をろ過して触媒を
除去し、次いで還元液にアルカリを加えてpHを3.5
〜6.0とし、酸無水物を加える。pHを3.5〜6.
0の間を保ちながらアルカリと酸無水物を用いて処理
し、酸無水物の添加終了後、アルカリを加えてほぼ中性
にした後、抽出または蒸留することにより容易に行う事
により、還元液中に存在するピリジンアルデヒド類をほ
ぼ80%回収する事が可能となる。
【0021】還元液に加える酸無水物は、無水酢酸、無
水プロピオン酸等から選ばれる少なくとも一種が好まし
く、入手の容易さから無水酢酸が好ましい。その使用量
は反応の結果によっても異なるが、シアノピリジン類1
00重量部に対して20重量部から200重量部が好ま
しい。
【0022】20重量部未満の酸無水物の添加では、本
発明の効果が十分に発揮できず好ましくなく、200重
量部を超える過剰の酸無水物は加水分解により生成する
酸を中和するため、また、抽出蒸留に適したpH7にす
るために投入する塩基の量が増大してコスト的にあるい
は、時間的に好ましくない。
【0023】酸無水物の添加の前に予め還元液を塩基に
より、pH3.5〜6.0、より好ましくはpH4〜
4.5に調整しておき、酸無水物とアルカリを交互に加
え反応液全体のpHが3.5〜6.0の間に入る様に添
加する事が好ましい。酸無水物の添加中pHが3.5を
下回ると酸無水物の分解が促進され好ましくない。ま
た、酸無水物添加初期pHが6.0を超える場合、発明
の効果が得られない場合があり、また無機塩の析出等、
操作が煩雑となるため好ましくない。
【0024】本発明の酸無水物添加効果に関しては、明
らかではないが、以下のように推察される。下記〔化
1〕の反応式に示すように、シアノピリジン類(1)を
接触還元すると、ピリジンアルデヒド類(3)だけでな
く、一級アミンまで還元された副生物(2)が一部存在
している。
【0025】4−シアノピリジンを例にとると、下記
〔化2〕の反応式に示すように、精製するために反応液
を中和あるいは加熱した際、副生した一級アミン
(2’)と生成した4−ピリジンアルデヒド(3’)が
縮合してシッフ塩基(4)を形成し、実質的に4−ピリ
ジンアルデヒドを消費するため、還元液での4−ピリジ
ンアルデヒド含量から予測される精製量を得られないも
のと考えられる。
【0026】本発明の酸無水物を添加することにより、
副生物の一級アミンとピリジンアルデヒド類が縮合する
前に、副生物の一級アミンと酸無水物が縮合し、ピリジ
ンアルデヒドの消費を抑えているため、還元液から予想
される収量の約80%のピリジンアルデヒドを精製でき
るものと考えられる。
【0027】特に4−シアノピリジンの還元は、シアノ
ピリジンからピリジンアルデヒドを得る反応の中でも終
点が見極め難く、一級アミンまで還元される割合が他の
シアノピリジン類に比べ大きいため、本発明の効果が顕
著に出るものと推測している。
【0028】
【化1】
【0029】
【化2】
【0030】
【実施例】以下に実施例を示し、更に詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【0031】製造例1(触媒調製) 硫酸銅・5水和物1.5gを水150gに溶解した溶液
中に川研ファインケミカル(株)製スポンジニッケル触
媒(商品名NDHT−90・含水率50%)5gを加え
室温で30分攪拌した。その後この懸濁液を静置し、触
媒を沈降させて上澄みを除去した。残渣に水100mL
を加え、攪拌し、静置後上澄みを除去する方法で洗浄を
行った。この洗浄操作を合計5回繰り返して銅塩溶液に
より被毒処理したスポンジニッケル触媒を得た。
【0032】実施例1(4−シアノピリジンの還元) 製造例1で製造したスポンジニッケル触媒を用いて、以
下の4−シアノピリジンの還元を行った。
【0033】4−シアノピリジン104g(1.0モ
ル)、97%硫酸284g(2.8モル)、水781g
および製造例1で調製したスポンジニッケル触媒(含水
率50%)20gをオートクレーブに仕込み、水素に置
換した後、導入管を通じて水素圧を5.0×105Pa
に保ちながら、攪拌下、60℃で反応を行った。水素導
入開始後3時間で水素の吸収速度が低下したため、攪拌
を停止して反応を終了した。
【0034】反応終了後、反応液を濾過して触媒をろ別
し25gの精製水で洗浄し、ろ液1204gを得た。高
速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、4−ピリ
ジンアルデヒドの収率は71.3%(0.713モル)
であった。これに水200mL、24%NaOHを加え
てpH4.5〜5.5の間で数回にわたり、無水酢酸1
40g(1.38モル)を加えた。無水酢酸添加終了
後、24%NaOHを加えてpH5.5に調整し、塩化
メチレン1000mLで2回抽出した。抽出液を高速液
体クロマトグラフィーにて分析した結果、ピリジンアル
デヒドの収率は56.6%であった。このため還元液か
らのピリジンアルデヒドの回収率は約80%であった。
【0035】比較例1 反応ろ液に無水酢酸を添加せず、抽出のpHが5.0で
あったこと以外は、実施例1と同様に4−ピリジンアル
デヒドの製造を行った。反応ろ液を高速液体クロマトグ
ラフィーにて分析した結果、4−ピリジンアルデヒドの
収率は69.4%、抽出液を分析した結果、4−ピリジ
ンアルデヒドの収率は43.8%であった。この時還元
液からの4−ピリジンアルデヒドの回収率は約63%留
まりであった。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、シアノピリジン類から
目的物であるピリジンアルデヒド類への還元が高収率で
達成でき、しかもアミノメチルピリジン等の副生成物の
生成を抑制し、わずかに生成したアミノメチルピリジン
も酸無水物を用いた処理を行うことにより、シッフ塩基
の生成を抑制し、目的物を効率的に分離することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C055 AA01 BA01 BA18 CA01 CA18 DA01 DA18 FA11 FA32 FA34 FA38 4G069 AA02 AA08 BB03A BB03B BC21A BC31A BC31B BC68A BC68B CB02 CB61 CB72 DA08 FA01 FB45 4H039 CA62 CD50

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シアノピリジン類を、水または含水溶媒
    中、接触還元触媒および酸の存在下、水素により接触還
    元してピリジンアルデヒド類を製造する方法において、
    反応還元液に酸無水物を添加して処理した後、精製を行
    うことを特徴とするピリジンアルデヒド類の製造方法。
  2. 【請求項2】 接触還元触媒が銅または鉛で被毒処理さ
    れたスポンジニッケル触媒であることを特徴とする請求
    項1に記載のピリジンアルデヒド類の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸無水物が無水酢酸および/または無水
    プロピオン酸である請求項1または2に記載のピリジン
    アルデヒド類の製造方法。
  4. 【請求項4】 シアノピリジン類が4−シアノピリジン
    であり、ピリジンアルデヒド類が4−ピリジンアルデヒ
    ドである請求項1ないし3のいずれか1項に記載のピリ
    ジンアルデヒド類の製造方法。
  5. 【請求項5】 反応還元液に酸無水物を添加して処理す
    る方法が、接触還元触媒を除去した反応還元液のpHを
    3.5〜6.0とし、反応還元液のpHが3.5〜6.
    0となるようにアルカリと酸無水物を加えることを特徴
    とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のピリジンア
    ルデヒドの製造方法。
  6. 【請求項6】 酸無水物の添加量が、シアノピリジン類
    100重量部に対して20〜200重量部であることを
    特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のピリジ
    ンアルデヒド類の製造方法。
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