JPH09295971A - 2−シアノピラジンの製造法 - Google Patents

2−シアノピラジンの製造法

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JPH09295971A
JPH09295971A JP13567196A JP13567196A JPH09295971A JP H09295971 A JPH09295971 A JP H09295971A JP 13567196 A JP13567196 A JP 13567196A JP 13567196 A JP13567196 A JP 13567196A JP H09295971 A JPH09295971 A JP H09295971A
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JP
Japan
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alkylpyrazine
catalyst
cyanopyrazine
oxide
ammonia
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JP13567196A
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English (en)
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Hiroshi Uchiumi
洋 内海
Akimitsu Morii
昭光 森井
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Nitto Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Nitto Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の方法にくらべて、2−アルキルピラジ
ンから2−シアノピラジンを効率よく製造する方法の提
供。 【解決手段】 2−アルキルピラジン、アンモニアおよ
び分子状酸素を、触媒として鉄、アンチモン、バナジウ
ム、クロムおよび/またはリンを必須成分として含む酸
化物組成物の存在下、気相で反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2−シアノピラジ
ンの製造法に関し、詳しくは2−アルキルピラジンを気
相で接触アンモ酸化して2−シアノピラジンを製造する
方法に関するものである。2−シアノピラジンは医薬、
特に結核治療剤の原料などに用いられる有用な化合物で
ある。
【0002】
【従来技術】アンモ酸化による2−シアノピラジンの製
造法に使用される触媒としては種々のものが提案されて
いる。例えば、特開昭49−30382号では五酸化バ
ナジウムと硫酸カリウムからなる触媒が用いられる。特
開昭55−145672号ではバナジウムとモリブデン
の酸化物からなる触媒、特開昭57−156039号で
はバナジウム、アンチモンならびに鉄、銅、チタン、コ
バルト、マンガンおよびニッケルの少なくとも一種類か
らなる触媒、特開昭63−10753号ではアンチモン
および錫の酸化物含有触媒、特開昭63−72675号
ではバナジウム、アンチモンおよびリンの酸化物触媒、
特開昭63−152360号ではバナジウムとリンの酸
化物を含む触媒、特開昭64−31769号および特開
平8−81448号ではモリブデンとリンを含む酸化物
触媒が提案されている。しかし、これらの触媒を用いる
方法は実験室的には容易に実施できても、供給原料中の
2−アルキルピラジンに対するアンモニアや酸素の使用
量が過大であること、あるいは反応系に水蒸気を共存せ
しめることなど工業的実施するためには必ずしも有利な
方法とはいえず、解決しなければならない問題点を有し
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】本発明の目的は、
これら従来技術における問題点を改善すべくなされたも
ので、工業的に有利に実施できる2−シアノピラジンの
製造法を提供することにあり、具体的には原料の2−ア
ルキルピラジンに対するアンモニアや酸素の使用量が少
なく、あるいは水蒸気の共存がない条件下でも活性、選
択性ともに良好な触媒を用いて、2−アルキルピラジン
を気相接触アンモ酸化することにより2−シアノピラジ
ンを高収率で製造する方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意検討した結果、特定のFe・S
b・V含有酸化物組成物が2−アルキルピラジンのアン
モ酸化により2−シアノピラジンを製造する反応に対し
て、2−アルキルピラジン濃度の広い範囲での使用に優
れた触媒作用を示すことを見いだした。本発明はこのよ
うな知見に基づいてなされたものである。すなわち、本
発明は2−アルキルピラジンを下記の実験式(1)で表
される酸化物組成物の存在下に気相でアンモニアおよび
酸素と反応させることを特徴とする2−シアノピラジン
の製造法に関する。 Fea Sbb Vc Qd Xe Yf Og (1) (式中、QはCrおよび/またはP、XはLi、Na、
K、Rb、Cs、La、Mg、Ca、SrおよびBaか
らなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、YはC
e、Ti、Zr、Nb、Ta、Mo、W、Mn、Re、
Co、Ni、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ge、S
n、Pb、BiおよびTeからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素を示す。ただし、添字a、b、c、
d、e、f、gは各元素の原子比率を表し、a=10の
とき、b=7〜50、c=2.5〜15、d=0.1〜
10、e=0〜5、f=0〜5であり、gは上記各成分
が結合して生成する酸化物に対応する数を示す。)
【0005】
【発明の実施の形態】以下,本発明を具体的に説明す
る。本発明の2−アルキルピラジン、アンモニアおよび
酸素の気相反応において重要な点は使用する触媒にあ
る。触媒としては前記の実験式(1)で表されるFe−
Sb−V−Q成分を含有する酸化物組成物が用いられ
る。該酸化物組成物は後記実施例に示したように供給原
料の2−アルキルピラジン濃度の広範囲にわたって優れ
た触媒作用を発揮し、2−シアノピラジンを高収率で製
造することができる。前記の酸化物組成物において、Q
成分は2−シアノピラジンの選択性に、X成分は反応速
度且つ選択性に、Y成分は選択性、反応速度且つ触媒物
性にそれぞれ有効に寄与する。また、好ましい各成分の
原子比率は、a=10のとき、b=12〜30、c=3
〜10、d=0.2〜7、e=0〜5、f=0〜5であ
る。
【0006】本発明における触媒を構成するFe、S
b、V、Q、X、Y、Oの各成分が、構成触媒中でどの
ような複合酸化物となって活性、選択性への効果発現に
寄与しているかは明かではない。しかし、前記触媒の成
分や成分の原子比率が前記実験式の範囲から外れると目
的の2−シアノピラジンの生成収率が低下したり、触媒
の物性が悪くなることがある。従って、本触媒では、触
媒中の各成分が効果的に発現するために、相互に、密接
に関連して構成されているものと推定される。触媒中に
結晶性鉄アンチモネ−トが形成されていると好ましい。
【0007】特に好ましい触媒組成物は、次の実験式
(2)で表されるものである。 Fea Sbb Vc Qd Xe Yf Og (2) (式中、QはCrおよび/またはP、XはLi、Na、
K、Cs、LaおよびMgからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素、YはCe、Mo、W、Mn、Co、
Ni、Cu、Zn、B、Al、BiおよびTeからなる
群より選ばれた少なくとも一種の元素を示す。ただし、
添字a、b、c、d、e、fは各元素の原子比率を表
し、a=10のとき、b=12〜30、c=3〜10、
d=0.2〜7、e=0〜5、f=0〜5であり、gは
上記各成分が結合して生成する酸化物に対応する数を示
す。)
【0008】触媒調製法としては、この種の技術分野で
知られている混合法、沈澱法、含浸法など任意の方法が
用いられる。
【0009】触媒原料 触媒を構成している各成分の出発原料としては、それぞ
れの成分の金属、酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩な
ど多くの種類のものの中から選ぶことができる。また、
化学処理、焼成処理などを施すことにより酸化物となり
得るようなものも使用できる。鉄成分の原料としては、
例えば金属鉄、酸化第一鉄、酸化第二鉄、四三酸化鉄、
硝酸鉄、塩化鉄や酢酸鉄、蓚酸鉄のような有機酸鉄など
が用いられる。アンチモン成分の原料としては、例えば
三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、金属アンチモン
の硝酸酸化物、アンチモンの鉱酸、有機酸塩などが用い
られる。バナジウム成分の原料としては、五酸化バナジ
ウム、メタバナジン酸アンモニウム、蓚酸バナジル、ハ
ロゲン化バナジウム類などが用いられる。クロム成分の
原料としては、硝酸クロム、蓚酸クロム、重クロム酸ア
ンモニウム、クロム酸化物、無水クロム酸などが用いら
れる。リン成分原料としては、オルトリン酸を用いるの
が便利であるが、縮合リン酸、五酸化リン、各種リン酸
アンモニウムなども用いられる。その他のX成分、Y成
分の原料としては、それぞれの元素の酸化物、水酸化
物、塩化物、硝酸塩などが用いられる。
【0010】触媒調製 これらの触媒原料を所望の組成比になるように混合、共
沈、あるいは担体に含浸し、乾燥ついで焼成することに
より触媒を調製することができる。例えば、固定層用触
媒を製造する場合には、各成分より調製したスラリ−を
乾固し、捏和し、円柱状または球状に成型し、これを2
00℃〜900℃、好ましくは400℃〜850℃の範
囲で、0.5時間〜50時間焼成することによって製造
することができる。また、流動層用触媒を製造する場合
には、各成分より調製したスラリ−を噴霧乾燥し微粒状
に成型して、それを前記のような温度で焼成することに
よって製造することができる。特に、結晶性鉄アンチモ
ネ−トとバナジウムを必須成分として含む水性スラリ−
を調製し、ついでこのスラリ−を乾燥焼成する方法が好
ましい(特開平4−126548号公報参照)。
【0011】これらの触媒は担体なしでも使用できる
が、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニ
ア、チタニア、ジルコニアなどの各種担体に担持しても
よい。その場合は触媒全体の5〜95wt%の担体を用
いるのがよい。
【0012】反応原料 本発明で用いられる反応原料の2−アルキルピラジンと
しては、2−メチルピラジン、2−エチルピラジン、2
−プロピルピラジン、2−イソプロピルピラジンが挙げ
られる。特に2−メチルピラジンが好ましい。
【0013】アンモニアは工業用のものを用いることが
できる。酸素源としては、通常、空気が好んで用いられ
るが、これに酸素で富化して用いてもよい。また、窒
素、水蒸気、炭酸ガスなどを併用してもよい。
【0014】反応方法 反応は、上記のようにして製造した触媒を充填した反応
器へ、2−アルキルピラジン、アンモニアおよび酸素を
供給することによって行う。反応方法としては固定層反
応あるいは流動層反応いずれでもよい。反応温度を厳密
に制御する観点から流動層反応で行うのが好ましい。
【0015】反応器に供給するガス中の2−アルキルピ
ラジンの濃度は、0.3vol%〜15vol%、好ま
しくは0.5vol%〜10vol%の範囲である。ア
ンモニア/2−アルキルピラジンのモル比は、0.7〜
15,好ましくは1.0〜10の範囲である。また、酸
素/2−アルキルピラジンのモル比は、2〜10、好ま
しくは2.5〜7の範囲である。
【0016】反応温度は250℃〜500℃、好ましく
は300℃〜460℃の範囲で行うのがよい。反応圧力
は常圧、加圧、減圧いずれでもよいが、常圧付近から2
kg/cm2の範囲が適当である。接触時間は反応温度
および反応圧力におけるガス容積を基準として0.1秒
〜20秒、好ましくは0.5秒〜10秒の範囲である。
【0017】
【実施例】以下、実施例によって本発明の実施態様およ
び効果を具体的に説明するが、本発明はこの実施例にの
み限定されるものではない。
【0018】触媒活性試験方法 触媒流動部の内径が2.5cm,高さ40cmの流動層
反応器に、触媒を充填し、2−アルキルピラジン、アン
モニア、空気を下記の割合で反応器へ供給した。
【0019】試験条件 供給ガス組成(モル比) 2−メチルピラジン:酸素(空気で供給):アンモニア
=1:5.1:3.5 供給ガス中の2−メチルピラジン濃度;3.5vol% 反応圧力;常圧
【0020】2−メチルピラジン転化率、2−シアノピ
ラジン収率はつぎの定義による。
【0021】触媒1 実験式がFe10Sb205 Cr2 1 Mo0.5
74.5(SiO2)40である流動層触媒を次のようにして調
製した。 (I) 三酸化アンチモン粉末239.9gをとる。 (II) 硝酸(比重1.38)355mlと純水445m
lとを混合して加温し、この中に電解鉄粉45.8gを
少しずつ加えて溶解させる。 (III)シリカゾル(SiO2 :20wt%)987gを
とる。 (II) に (III)、 (I) の順に、よく撹拌しながら加
え、15%アンモニア水によりpH2に調整する。この
スラリ−を撹拌しながら100℃、3時間加熱処理し
た。
【0022】(IV) 硝酸クロム65.6gを純水100
mlに溶解する。 (V) リン酸(含量85%)9.6gをとる。 (VI) パラモリブデン酸アンモニウム7.0gを純水1
00mlに溶解する。 (VII)メタバナジン酸アンモニウム48.0gを純水3
00mlに加え、加熱し、蓚酸100gを少しずつ加え
溶解させる。 上に調製したスラリ−に (IV) 、 (V) 、 (VI) 、 (VI
I)を加え、よく撹拌する。このようなスラリ−を回転円
盤式の噴霧乾燥装置を用いて噴霧乾燥した。得られた微
細な球状粒子を200℃で2時間、400℃で3時間焼
成した。最終焼成は820℃、2時間で行った。
【0023】触媒2〜11 下記の表1に示した触媒組成を有する流動層触媒を触媒
1と同様にして調製した。
【0024】
【0025】実施例1〜10および比較例1 上記の触媒1〜11を用いて2−メチルピラジンのアン
モ酸化反応を、前記試験条件下で行った。その結果を表
2に示す。
【0026】
【0027】実施例11〜13 触媒5を用い2−メチルピラジン濃度を変えてアンモ酸
化反応〔反応温度;400 ℃,接触時間;1.0sec (実施例
11〜12), 1.5sec(実施例13)〕を行った。その結果を表
3に実施例5と共に示す。
【0028】
【0029】
【発明の効果】本発明の方法によれば、特定のFe−S
b−V含有酸化物組成物を触媒として用いることによっ
て、2−アルキルピラジン、アンモニアおよび酸素の気
相反応により2−シアノピラジンを収率よく、経時的に
安定して製造することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2−アルキルピラジンを下記の実験式
    (1)で表される酸化物組成物の存在下に気相でアンモ
    ニアおよび酸素と反応させることを特徴とする2−シア
    ノピラジンの製造法。 Fea Sbb Vc Qd Xe Yf Og (1) (式中、QはCrおよび/またはP、XはLi、Na、
    K、Rb、Cs、La、Mg、Ca、SrおよびBaか
    らなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、YはC
    e、Ti、Zr、Nb、Ta、Mo、W、Mn、Re、
    Co、Ni、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ge、S
    n、Pb、BiおよびTeからなる群より選ばれた少な
    くとも一種の元素を示す。ただし、添字a、b、c、
    d、e、f、gは各元素の原子比率を表し、a=10の
    とき、b=7〜50、c=2.5〜15、d=0.1〜
    10、e=0〜5、f=0〜5であり、gは上記各成分
    が結合して生成する酸化物に対応する数を示す。)
  2. 【請求項2】 2−アルキルピラジンが2−メチルピラ
    ジンである請求項1記載の方法。
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