JP2008115123A

JP2008115123A - ５−メチルニコチン酸の製造方法

Info

Publication number: JP2008115123A
Application number: JP2006300964A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Yokota; 圭一横田; Yoshitomo Ka; 良友何
Original assignee: Air Water Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】３，５−ジメチルピリジンを原料とした５−メチルニコチン酸の、より簡便な操作で、かつ安価な製造方法を提供すること
【解決手段】３，５−ジメチルピリジンを低級脂肪族モノカルボン酸を含有する溶媒中、コバルト、マンガン及び臭素を含有する触媒の存在下、液相で分子状酸素により酸化することを特徴とする５−メチルニコチン酸の製造方法。
本発明によれば、使用する酸化剤は空気であり、また使用する触媒も少量でよく、かつリサイクル使用も可能であるため、廃棄物処理面でも負荷が低減される
【選択図】なし

Description

本発明は、医薬、農薬、電子材料等の原料として利用できる５−メチルニコチン酸の製造方法に関するものである。

３，５−ジメチルピリジンから酸化により５−メチルニコチン酸を製造する方法としては、過マンガン酸カリウムにより酸化する方法（非特許文献１、２）、電解酸化により酸化する方法（特許文献１）等がある。
しかし、過マンガン酸カリウムにより酸化する方法では、反応が激しいため工業的規模で実施する場合反応制御が難しいばかりでなく、多量の過マンガン酸カリウムを用いるため、反応後のマンガン廃液の処理の負荷が大きいという欠点を有している。また、電解酸化では設備が特殊であるため、製造設備が限られ、かつ収率も低いという欠点がある。

特開昭６０−２１１０８７Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．，３７，２６９７（１９９４）Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，５３，３５１３（１９８８）

本発明の目的は、３，５−ジメチルピリジンを原料とした５−メチルニコチン酸の、より簡便な操作で、かつ安価な製造方法を提供することにある。

本発明者らは上記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、３，５−ジメチルピリジンを、低級脂肪族モノカルボン酸を含有する溶媒中で、コバルト、マンガンおよび臭素を含有する触媒の存在下に、液相で分子状酸素により酸化することにより、操作性よくまた高収率で５−メチルニコチン酸が得られることを見出し、本発明に到達した。また、本発明で使用する酸化剤は空気であり、また使用する触媒も少量でよく、かつリサイクル使用も可能であるため、廃棄物処理面でも負荷が低減される。

すなわち、本発明は３，５−ジメチルピリジンを低級脂肪族モノカルボン酸を含有する溶媒中、コバルト、マンガンおよび臭素を含有する触媒の存在下、液相で分子状酸素により酸化することを特徴とする５−メチルニコチン酸の製造方法である。

本願発明により、３，５−ジメチルピリジンを原料とした５−メチルニコチン酸を、より簡便な操作で、かつ安価な方法で製造する５−メチルニコチン酸の製造方法が提供される。

以下に本発明の製造方法について詳しく説明する。
本発明で使用される原料は、一般的に入手可能な３，５−ジメチルピリジンである。
本発明の酸化反応は、低級脂肪族モノカルボン酸を含有する溶媒中、コバルト、マンガンおよび臭素を含有する触媒の存在下、液相で分子状酸素を作用させることによって行うことができる。

本発明で使用される酸化触媒であるコバルトおよびマンガンは、低級脂肪族カルボン酸を含有する反応溶媒に可溶或いは分散できる単体または化合物の形態のものを用い、例として金属粉末、金属酸化物、金属塩等、特に好ましくは、金属脂肪酸塩、ハロゲン化金属等を用いることができる。

臭素は、臭素の単体または化合物の何れでも良く、分子状臭素、臭化アルキル、臭化アルカリ、臭化アンモニウム、臭化水素、金属の臭化物塩等が好適であるが、特には臭化アルカリが好ましい。

上記コバルトとマンガンの使用合計量は、原料である３，５−ジメチルピリジン１モルに対して、０．００１〜１．０グラム原子、好ましくは０．０１〜０．５グラム原子である。このコバルトとマンガンの割合は、コバルトに対するマンガンの量が原子比で、０．１〜１０とするが、特に好ましくは０．３〜３とするとよい。

また臭素は、酸化反応を効率よく進めるために必要であり、臭素がないと十分な酸化活性が得られない。この臭素量は、前記コバルトおよびマンガンの合計量に対しその原子比で０.０１以上、特には０.０５〜１とすることが好ましい。

本発明では、低級脂肪族カルボン酸を含有する溶媒を反応溶媒として用いるが、この低級脂肪族カルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸などを例示できる。これらは、単独で或いは２種以上混合して用いることができ、また、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン等のベンゼン化合物やハロゲン化アルキル、無水酢酸、水、アルコールなどの低級脂肪族モノカルボン酸と混和性を有する溶媒との混合溶媒として用いることもできる。しかし溶媒の回収、再利用等を考慮すると低級脂肪族モノカルボン酸単独、もしくは、触媒および反応で生成する水分を考慮した量の無水酢酸と混合して用いることが好ましい。

溶媒量は、撹拌可能であれば特に限定はされないが、通常原料に対し重量比で０．５〜２０倍、好ましくは１〜１０倍程度が使用される。

反応に使用する分子状酸素としては、酸素またはそれを不活性ガスで希釈した混合ガスが好適である。工業的にはコスト面から空気を用いるのが好ましい。

酸化反応における反応圧力は、一般に常圧ないし加圧であるが、圧力が高いほど一般に反応収率が向上するので、通常は加圧下に反応を行う。その時の反応圧力は、反応液を液状に保持できる圧力であればよく、反応温度にもよるが、０．５〜６ＭＰａ、好ましくは１〜５ＭＰａ程度で行われる。

酸化反応における反応温度は、１００〜２２０℃、好ましくは１２０〜２００℃で行うことが望ましい。

反応時間は、触媒量や反応温度等の条件によっても異なるが、一般には約０．１〜３０時間、例えば約０．３〜２０時間程度である。ただし、酸素吸収がなくなるまで反応すると、両方のメチル基が酸化された３，５−ピリジンジカルボン酸が増加するため好ましくない。所望の組成になるまで、例えば３，５−ジメチルピリジン転化率が５０〜８０％のなるように反応を止めることが重要である。

反応方式としては、原料と、酸化触媒を溶媒に溶解した触媒液を反応器に予め装入しておき、分子状酸素のみを連続的に供給して反応させる回分式、触媒液のみを反応器に予め装入しておき、原料と分子状酸素を連続的に供給して反応させる半連続式、あるいは原料と、触媒液と、分子状酸素のそれぞれを、反応器に連続的に供給して反応させ、かつ反応液を連続的に抜出す連続方式のいずれの方式でも実施することができる。

酸化反応により生成した５−メチルニコチン酸は、反応終了後反応液を冷却もしくは溶媒をある程度濃縮して水を添加することにより析出するため、濾過などの常法により粗結晶を回収する。回収された５−メチルニコチン酸粗結晶の中には、未反応の３，５−ジメチルピリジンや両方のメチル基が酸化された３，５−ピリジンジカルボン酸が含まれるため、必要であれば酸析、晶析、抽出等のこれらの化合物に特有の公知の手段によって精製することができる。

以下実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例における分析は、高速液体クロマトグラフィーにより、絶対検量線法により定量して行った。

（実施例１）
５００ｍｌチタン製オートクレーブに、３，５−ジメチルピリジン４０ｇ（０．３７ｍｏｌ）、酢酸２９０．８ｇ、酢酸コバルト４水和物４．６５ｇ（０．０１９ｍｏｌ）、酢酸マンガン４水和物４．５７ｇ（０．０１９ｍｏｌ）、臭化カリウム２．２２ｇ（０．０１９ｍｏｌ）を入れ、空気により３．０ＭＰａに昇圧した後、空気流量１．０ｍｌ／ｍｉｎで流通させながら、１６０℃に加熱し、同温度で２時間反応を行った。
反応終了後、反応液を分析して、この時の転化率、選択率および収率を表１に示した。

（実施例２〜４）
原料３，５−ジメチルピリジンの仕込量および反応時間を表１のように変えた以外は実施例１と同様にして、その他の薬品の仕込み比は同じにして、酸化反応液を得た。この時の転化率、選択率および収率を表１に示した。

（実施例５）
酸化反応温度および反応時間を表１のように変えたほかは実施例４と同様にして、酸化反応液を得た。この時の転化率、選択率および収率を表１に示した。

（実施例６）
５００ｍｌチタン製オートクレーブに、３，５−ジメチルピリジン２５ｇ（０．２３ｍｏｌ）、酢酸１８１．８ｇ、無水酢酸９．５２ｇ、酢酸コバルト４水和物２．９１ｇ（０．０１２ｍｏｌ）、酢酸マンガン４水和物２．８６ｇ（０．０１２ｍｏｌ）、臭化カリウム１．３９ｇ（０．０１２ｍｏｌ）を入れ、空気により３．０ＭＰａに昇圧した後、空気流量１．０ｍｌ／ｍｉｎで流通させながら、１６０℃に加熱し、同温度で２時間反応を行った。反応終了後、反応液を分析して、この時の転化率、選択率および収率を表１に示した。

本願発明により提供される５−メチルニコチン酸の製造方法は、従来公知の製造方法より格段に優れた方法で、３，５−ジメチルピリジンを原料として、より簡便な操作で、かつ安価に５−メチルニコチン酸を製造することができる方法である。
本願発明の５−メチルニコチン酸の製造方法によれば、使用する酸化剤は空気であり、また使用する触媒も少量でよく、かつリサイクル使用も可能であるため、廃棄物処理面でも負荷が低減される。

Claims

３，５−ジメチルピリジンを、低級脂肪族モノカルボン酸を含有する溶媒中、コバルト、マンガンおよび臭素を含有する触媒の存在下、液相で分子状酸素により酸化することを特徴とする５−メチルニコチン酸の製造方法。