JPS5850215B2 - 置換ピリジンの製法 - Google Patents

置換ピリジンの製法

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JPS5850215B2
JPS5850215B2 JP52105729A JP10572977A JPS5850215B2 JP S5850215 B2 JPS5850215 B2 JP S5850215B2 JP 52105729 A JP52105729 A JP 52105729A JP 10572977 A JP10572977 A JP 10572977A JP S5850215 B2 JPS5850215 B2 JP S5850215B2
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ketone
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、2一位で芳香族−又はヘテロ芳香族置換され
ているピリジンの製法に関する。
この置換ピリジンは医薬、植物保護剤及びプラスチック
の製造に重要な中間生成物である。
例えば、2・2′−ジアゾニウムは除草剤として公知の
1・1′エチレン−2・2′−ジピリジウムジブロミド
の製造に有用である。
ピリジンにベンゼンジアゾニウムクロリドを作用させる
際に2−フェニルピリジンが4−フェニルピリジンと共
に生成することが知られている〔ベリヒテ” Ber
、 ”、26巻、2003〜2004頁(1893年)
〕。
〕2−フェニルピリジは、フェニルリチウムをピリジン
と反応させる〔オルガ−ニック・シンセシス” Org
、 S ynth 、++18巻、70〜71頁(1
938年)〕か或いはブタジェンをビニルピリジンに付
加しかつ生成2シクロヘキセンピリジンを脱水素する〔
ジャーナル・オフ・ジ・アメリカン・ケミカル・ノサイ
エテイ” J 、 Amer 、 Chem、 S o
c 、 ”、75巻、4738〜4740頁(1953
年)〕ことにより生成される。
更に、2・2′−ジピリジルは、ピリジン−1−オキシ
ドを液体アンモニア中のナトリウムで還元する(”CA
”、49巻、15895f(1,955年)〕か又は〕
2−ブロムピリジを銅末と加熱する〔アンゲヴアンドゥ
テ・ヒエミー”Angew、Chem、”、46巻、2
1〜22頁(1933年)〕か或いはピリジンをラネー
ニッケルと共に加熱する( ” Org 、 5ynt
h 、 ”、46巻、5〜10頁(1966年)〕こと
により製造することも知られている。
これらの方法は工業的規模で適用するには余り好適では
ない。
これらのロスが大きくかつ取扱いが煩雑である。
収率が低い。その上、多くの場合出発物質の入手が困難
である。
ところで、2一位で芳香族−又はヘテロ芳香族で置換さ
れているピリジンの製法が判明した。
これは脂肪芳香族−又は脂肪へテロ芳香族ケトンをオキ
ソ基に隣接して不飽和炭素結合を有する脂肪族オキソ化
合物と、気相中アンモニア並びに脱水−及び脱水素作用
触媒の存在で温度約250〜550℃で反応させること
を特徴とする。
この方法により2一位で芳香族又はヘテロ芳香族で置換
されているピリジンを簡単で容易に入手し得る物質から
生成することができる。
高い収率が遠戚される。
本方法は公知方法とは異なり工業的規模で適用するのに
好適である。
本発明により、一般式: 〔式中R4は水素か又は場合により分枝している炭素原
子1〜12、特に1〜4個を有する脂肪族連鎖を表わし
かつR5は場合によりハロゲンもしくはアルコキシ基、
アルキル基、ヒドロキシ基又はシアノ基により1個所以
上で置換されている芳香族−又はヘテロ芳香族環を表わ
す〕の脂肪芳香族−又は脂肪へテロ芳香族ケトンを一般
式:〔式中R1、R2及びR3は同じか又は異なってお
りかつ水素か又は場合により分枝している炭素原子殊に
1〜6個、特に1〜2個を有する低級アルキル基を表わ
す〕のオキソ化合物と、アンモニアの存在で反応させて
一般式: 〔式中R1、R2、R3、R4及びR5は前記のものを
表わす〕の化合物に変換する。
例えば、脂肪芳香族−又は脂肪へテロ芳香族ケトン(■
)としては、4−メチルアセトフェノン4−シアノアセ
トフェノン、3−メトキシアセトフェノン、4−モルホ
リノアセトフェノン、3・4−ジメトキシアセトフェノ
ン、アセトバニロン、アセチルアズレン、アセチルフェ
ンチアジン、アセチルトリアゾール、アセチルアントラ
セン、優れているのは3−アセチルチオフェン、1−ア
セチルナフタリン、3−アセチルフラン、2−アセチル
キノリン、3−14−15−16−1又は7−位にアセ
チル基を有するアセチルキノリン、アセチルトルエン、
アセチルチアゾール、アセチルインドール、アセチリデ
ン、アセチル−N−メチルピロール、アセチルピリミジ
ン、アセチルチオピラン、アセチルオキサゾール、アセ
チルピラジン、n−ブチロフェノン、n−バレロフエノ
ン、イソブチロフェノン、特にアセトフェノン、プロピ
オフェノン、2−アセチルピリジン、3−アセチルピリ
ジン、4−アセチルピリジン、2−アセチルチオフェン
、2−アセチルナフタリン及びアセチルフランが該当す
る。
例えば、好適なオキソ化合物(I[)はメタクロレイン
、クロトンアルデヒド、メチルビニルケトン、エチルビ
ニルケトン、3−ペンテン−2−オン、特にアクロレイ
ンである。
反応条件、例えば温度と圧力並びに反応する物質の量比
と帯留時間は場合により一定範囲で相互に依存しかつ場
合により反応する物質の種類及び触媒の種類により決ま
る。
一般に、反応は温度約250〜550’Cで実施する。
たいていの場合、温度約300〜500°C1特に35
0〜450℃を有利に適用することができる。
圧力約1〜4バールで操作することは有利であるが、こ
れよりも低い圧力も高い圧力も使用できる。
しかし簡単な装置を使用するにはこれから余り偏倚した
圧力を使用しない方が有利である。
ケトン(I)とオキソ化合物(n)の量比は全(任意に
、化学量論的にかつまたそれ以下或いはそれ以上で選択
することができる。
一般に、ケトン(■)1モル当りオキソ化合物(Il)
約0.5〜10モルを使用することは有利である。
有利にはケトン(I)1モル当りオキソ化合物(Il)
約1〜5モル、特に2〜4モルである。
アンモニアはこの反応で全く任意に化学量論以下の量乃
至それ以上の量で存在してよい。
たいてい1合、ケトン(I)1モルに対して少なくとも
アンモニア約0.5モル、但し多くともアンモニア約1
00モルが存在すると有利である。
有利にも、ケトン(■)1モルに対してアンモニア約1
〜20モル 殊に2〜15モル、%に3〜12モルであ
る。
反応を気相中で行なう。
ケトン(I)、オキソ化合物(n)及びアンモニアから
のガスを不活性ガスにより稀釈することは有利である。
例えば、不活性ガスとしては水蒸気、空気、特に窒素が
該当する。
一般に、ケトン(I)1モルに対して合計して約20モ
ル以上ではない不活性ガスを適用することは有利である
ケトン(■)1モルに対して不活性ガス約0.5〜10
モル、特に1〜5モルを使うと優れている。
触媒としては、脱水−及び脱水素作用を有する物質が該
当する。
これは、例えば11ハイドロカーボン・プロセスイング
(HydrocarbonProcessing )
” 、47巻、103−107頁(1968年)に記載
されている、場合により他の金属酸化物及び弗化物の添
加物を含有する酸化アルミニウム及び珪酸アルミニウム
のようなアルミニウム化合物をベースとする触媒である
西ドイツ国特許第2151417号明細書、同第222
4160号明細書(=特公昭57−24174号公報)
及び同第2239801号明細書(−特開昭49−53
583号公報)による方法で製造した触媒を使用すると
有利である。
これは温度550−1200℃で前処理した元素Al、
F及びOからの化合物であり、これは付加的に周期律表
の第2、第3又は第4族の元素少なくとも1種或いは周
期律表の第2、第4、第5又は第6族の元素少なくとも
2種或いは周期律表の第2主族の元素少なくとも1種を
含有する。
これらの触媒を固定床又は殊に流動床で使用する。
西ドイツ国特許公開明細書第2449340号による方
法は特に有利であり、その際にケトン(i)とオキソ化
合物(In)をアンモニアとは別個に反応器中に装入す
る。
一般に、帯留時間的0.2〜5.0秒間が有利である。
反応で生じるガス混合物の後処理は、常法でガスを液体
、特に水又はメタノールで洗浄しかつ抽出−及び蒸留手
段により更に分離することにより行なう。
西ドイツ国特許公開明細書第2554946号による方
法を適用すると特に有利であり、その際にガス混合物を
洗浄せずに冷却して、部分的に凝縮させ、場合により生
じ得る過剰分のアンモニアは残留ガス中に残留しかつこ
れを直接循環系に案内する。
例1 添付図面の略示図に相応する西ドイツ国特許公開明細書
第2449340号による装置を使用した。
反応器10及び再生装置20は巾70mmの管から成り
、これは下部に高さ200間の自由室12.22を有し
、その上に11,21各々50朋の間隔でメツシュ巾5
關の網材40個を備えておりかつ上部に高さ600m5
及び巾160mmまでの自由室13,23を有していた
反応器10に下部14かも毎時窒素15001(標準)
及びアンモニア21501(標準)から成るガス混合物
をガス状で均一流で供給した。
蒸発器中で毎時アクロレイン1350S’及び窒素32
5 l(標準)からのガス混合物を調製し、他の蒸発器
中でアセトフェノン2880?及び窒素3251(標準
)からのガス混合物を調製した。
これらのガスを一緒にして温度250℃で側部15から
流動床中に(つまり反応器の底部の上方130關)流入
した。
反応器は、西ドイツ国特許第2224160号明細書(
=特公昭57−24174号公報により酸化アルミニウ
ム、硝酸マグネシウム及び四弗化チタンから製造し、か
つアルミニウム:マグネシウム:チタン:弗素の原子割
合1000:25:25 : 100を有する触媒2.
0 kgを含有していた。
触媒は粒径0.4〜1.ommを有していた。
反応器中の温度を440℃に保持した。
反応混合物16を温度250℃でガス洗浄装置中に導入
し、その中でメタノールにより2−フェニルピリジン及
びそれと共に発生するピリジン及び3−メチルピリジン
並びに未反応のアセトフェノンを十分に洗浄した。
残りのアンモニア及び窒素からの残留ガスを循環系で反
応器中に返流した。
再生装置20は触媒2.0kgを含有していた。
再生装置中に毎時空気3000J(標準)を下部から導
入した。
再生装置中の温度を440℃に保持した。
連続流で毎時触媒1.4に!9を反応器から再生装置中
に供給しかつ同様に1.4kyを再生装置から反応器中
に返流した。
アセトフェノン変換率は80%であった。
毎時2−フェニルピリジン1255f、ピリジン95グ
及び3−メチルピリジン2642が得られ、更に未反応
アセトフェノン567f?が回収された。
これは反応したアセトフェノンに対して2−フェニルピ
リジンの収率42%、使用したアクロレインに対してピ
リジン10%及び3−メチルピリジン24%に相当した
2−フェニルピリジンは17ミリバールで沸点136〜
145℃を有していた。
そのヒドロクロリドは融点118℃を有していた。
使用した触媒は次のように製造した: 直径2Tt7IL及び長さ4〜6朋で表面積BET30
0m / ?を有するロープ状プレス加工物形の酸化ア
ルミニウム1300?に、水1O00rfLl及び濃硝
酸30rrLl中の分析縁純度のマグネシウム6水化物
〔Mg(NO3)2・6H20〕16oz(0,62モ
ル)の溶液を加えた。
この混合物を引き続いて、8時間100℃に保持するこ
とにより乾燥した。
この乾燥物質を、水90Ornl中の弗化チタン(IV
)TiF477.5 ? (0,62モル)の溶液と共
に攪拌した。
この混合物を、12時間100℃に保持することにより
乾燥した。
この乾燥物質を引き続き、空気気流中で4時間700℃
に加熱した。
以下例1と同様にして行なった。
例2 出発物質 2−アセチルピリジン、アクロレイン及びア
ンモニア;モル比1:2:6 触 媒 例1と同 反応温度 440℃ 変換率 2−アセチ生成リシフ100% 生戒物 2・2′−ジピリジル、沸点135℃(17ミ
ニバール)融点69.5℃ 反応2−アセチルピリジンに対して 69% 使用したアクロレインに対してピリジ ン8%及び3−メチルピリジン21% 例3 出発物質 プロピオフェノン、アクロレイン及びアンモ
ニア:モル比1:1:4 例1と同 440℃ プロピオフェノン89% 2−フェニル−3−メチルピリジン、 沸点147〜149℃(17ミリバー ル)、ヒドロクロリドの融点180℃ 率 反応プロピオンフェノンに対して58率 収 副生成物 収 触 媒 反応温度 変換率 生成物 副生成物 % 使用したアクロレインに対してピリジ ン13%及び3−メチルピリジン23 % 例4 出発物質 触 媒 反応温度 変換率 生成物 収 率 副生成物 2−アセチルチオフェン、アクロレイ ン及びアンモニア;モル比1:2.5: 0 例1と同 420°C 2−アセチルチオフェン96% 2・2′−チェニルピリジン、沸点 146〜150℃(16ミリバール)、 ヒドロクロリドの融点140℃ 反応2−アセチルチオフェンに対して 78% 使用したアクロレインに対してピリジ ン20%及び3−メチルピリジン41 % 例5 出発物質 触 媒 反応温度 変換率 生成物 収 率 副生成物 2−アセチルナフタリン、アクロレイ ン及ヒアンモニア;モル比1:3: 2 例1と同 430℃ 2−アセチルナフタリン100% 2・2′−ナフチルピリジン、沸点 186℃(5ミリバール)、ヒドロク ロリドの融点187℃ 反応2−アセチルナフタリンに対して 71% 使用したアクロレインに対してピリジ ン16%及び3−メチルピリジン35 % 例6 出発物質 触 媒 反応温度 変換率 生成物 収 率 2−アセチルフラン、アクロレイン及 びアンモニア;モル比1:2.8: 11.2 例1と同 440℃ 2−アセチルフラン93% 2・2′−フリルピリジン、沸点111 〜116℃(17ミリバール) 反応2−アセチルフランに対して53 副生成物 % 使用したアクロレインに対してピリジ ン18%及び3−メチルピリジン39 % 例7 出発物質 3−アセチルピリジン、アクロレイン及びア
ンモニア;モル比1:2.6二 10.4 触 媒 例1と同 反応温度 420℃ 変換率 3−アセチルピリジン98% 生成物 2・3′−ジピリジル、沸点109〜113℃
(1ミリバール) 収 率 反応3−アセチルピリジンに対して57% 副生成物 使用したアクロレイ/に対してピリジン16
%及び3−メチルピリジン37 % 例8 出発物質 4−アセチルピリジン、アクロレイン及びア
ンモニア:モル比1:2.5: 0 触 媒例1と同 反応温度 410℃ 変換率 4−アセチルピリジン98% 生成物 2・4′−ジピリジル、沸点110〜114℃
(1ミリバール) 収 率 反応4−アセチルピリジンに対して56% 副生成物 使用したアクロレインに対してピリジ716
%及び3−メチルピリジン36 % 例9 出発物質 アセトフェノン、アクロレイン及びアンモニ
ア;モル比1 : 2.7 :10.8触 媒 西ド
イツ国特許第2151417号明細書により酸化アルミ
ニウム、硝酸マ グネシウム及びフルオロ珪酸、アルミ ニウム:マグネシウム:珪酸:沸素の 原子割合=1000:24:26: 56 反応温度 370℃ 変換率 アセトフェノン97% 生成物 2−フェニルピリジン、沸点136〜145℃
(17ミリバール)、ヒドロ クロリドの融点118℃ 収 率 反応アセトフェノンに対して43%副生戒生
成使用したアクロレインに対してピリジン13%及び3
−メチルピリジン26 % 使用した触媒は次のように製造した: 直径2間及び長さ4〜6關で比表面積(BET)300
m/ ?の押出成形品の形をした酸化アルミニウムl
300?を水1000 rnl及び濃硝酸30rrL
lに溶けた分析純度の硝酸マグネシウム−6−水和物1
61?の溶液と加熱下に、全液体が吸収されるまで攪拌
した。
物質を乾燥のため12時間に渡って100℃に保った。
次いでこれに水400rfLl中の34%フルオロ珪酸
210wLlの溶液を加え、乾燥のため8時間に渡って
100℃に加熱し、次いで4時間に渡って空気流中で7
50℃に保った。
例10 出発物質 アセトフェノン、アクロレイン及びアンモニ
ア;モル比1:3:12 触 媒 西ドイツ国特許第2239801号明細書(
−特開昭49−53583号公 報)により酸化アルミニウム、硝酸マ グネシウム及び弗化水素アンモニウム から、原子割合アルミニウム:マグネ シウム二弗素=1000 :25 :50反反応度 4
00℃ 変換率 アセトフェノン93% 生成物 2−フェニルピリジン、沸点136〜145℃
(17ミリバール)、ヒドロ クロリドの融点118℃ 収 率 反応アセトフェノンに対して48%副生戒生
成使用したアクロレインに対してピリジン12%及び3
−メチルピリジン27 % 使用した触媒は次のように製造した: 直径2mm、長さ4〜61!m、表面積300m”/r
(BET) の押出し成形体の形の酸化アルミニウム
1300fに、水10100O’及び濃硝酸30rIl
l中の分析用純度の硝酸マグネシウム−6−水和物(M
g (NO3) 2・6H20)160P(0,62モ
ルの溶液を加えた。
この混合物を引き続き、8時間ioo℃に保持して乾燥
した。
得られる乾燥物を水10100O中の弗化水素アンモニ
ウム35.6?(0,62モル)の溶液とともに攪拌し
た。
この混合物を、12時間100℃に保時して乾燥した。
この乾燥物質を引き続き空気気流中で4時間700℃に
加熱した。
例11 出発物質 2−アセチルチオフェン、クロトンアルデヒ
ド及ヒアンモニア:モル比1: 2.4 : 12 例1と同 420℃ 2−アセチルチオフェン92% 2−(2’−チェニル)−4−メチルピ リジン、沸点125〜134℃(3ミ リバール) 反応2−アセチルチオフェンに対して 39% 使用したクロトンアルデヒドに対して ピリジン18%、2−メチルピリジン 14%及び4−メチルピリジン32% 例12 出発物質 2−アセチルチオフェン、メタクロレイン及
ヒアンモニア;モル比1:2.2 1 例1と同 410’C 2−アセチルチオフェン93% 2− (2’−チェニル)−5−メチルピリジン、沸点
122〜135℃(5ミ リバール) 反応2−アセチルチオフェンに対して 44% 使用したメタクロレインに対してピリ ジン47%及び3・5−ジメチルピリ ジン29% 例13 出発物質 2−アセチルチオフェン、メチルビニルケト
ン及ヒアンモニア:モル比: 2.3 : l 1.5 触 媒例1と同 反応温度 400℃ 変換率 2−アセチルナオフエフ100%生成物 2−
(2’−チェニル−)−6−メチルピリジン、沸点13
8〜145℃ (10ミリバール) 率 率 副生成物 収 副生成物 収 触 媒 反応温度 変換率 生成物 触 媒 反応温度 変換率 生成物 収 率 反応2−アセチルチオフェンに対して79% 副生酸物 使用したメチルビニルケトンに対してコリジ
ン−混合物26% 例14 出発物質 アセトフェノン、アクロレイン及びアンモニ
ア;モル比1:1:4 触 媒 5iO287%及びA120313%から成
る珪酸アルミニウム、BEF表面積 500 rtl/ft、粒径0.4〜1.0mm、孔容
積0.75 cyyt/ f?、孔径60オングストロ
ーム 反応温度 420℃ 変換率 アセトフェノン86% 生成物 2−フェニルピリジン、沸点136〜145℃
(17ミリバール)、ヒドロ クロリドの融点118℃ 収 率 反応アセトフェノンに対して40%副生成物
使用したアクロレインに対してピリジン12%及び3
−メチルピリジン34 % 使用した触媒は次のように製造した: 水111中に激しい攪拌下に1時間で、5iO225,
9%及びNaOH10,3%を含有する水ガラス1.4
2kg並びに濃硫酸187zを装入した。
その際、混合物のpH値が常に5.5でありかつ混合物
の温度が35℃であるように行なった。
その後、水41中の硫酸アルミニウム (A12 (SO4)a・18′H20)3601の溶
液を1時間で添加した。
混合物を更に1時間攪拌した。
その後で、25%−アンモニア水溶液2202を温州し
た。
この際、′混合物のpH値を5.4に調節した。
混合物を更に3時間攪拌した。その後、濾過した。
濾過残渣を水で洗浄しかつ110℃で乾燥させた。
乾燥物質を直径5mmの錠剤に圧搾゛した。
これを2時間400℃で焼成し、粉砕した。
粒群0.4〜LOmmを篩分けし、これを触媒として使
用した。
これはA120313%及びS 10287%を含有し
た。
BET表面積500 m1ft、間隙容積0.75 c
yit/ S’及び間隙直径60.10−8αを有して
いた。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明方法を実施する際に使用する装置の1
実施例を示す略示図である。 10・・・・・・反応器、20・・・・・・再生装置、
11゜21・・・・・・網材、12,13,22,23
・・−・・・自由室。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 12一位で芳香族−又はヘテロ芳香族置換されているピ
    リジンを製造するに当り、脂肪芳香族−又は脂肪へテロ
    芳香族ケトンを、オキソ基に隣接して不飽和炭素結合を
    有する脂肪族オキソ化合物と、気相中アンモニア並びに
    脱水−及び脱水素作用触媒の存在で温度約250〜55
    0℃で反応させることを特徴とする置換ピリジンの製法
    。 2 反応を温度300〜500℃、特に350〜450
    ℃で行なう特許請求の範囲第1項記載の製法。 3 触媒として珪酸アルミニウムを使用する特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載の製法。 4 触媒として、550〜1200℃で前処理した、元
    素Al、F及びOから戒る、付加的に周期律表の第2、
    第3又は第4族の元素少なくとも1種を含有する化合物
    を使用する特許請求の範囲第1項又は第2項記載の製法
    。 5 触媒として、温度550〜1200℃で前処理した
    、元素AI 、F及びOから成る、付加的に周期律表の
    第2、第4、第5又は第6族の元素少なくとも2種を含
    有する化合物を使用する特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載の製法。 6 触媒として、温度550〜1200℃で前処理した
    AI 、F及びOから成る、付加的に周期律表の第2主
    族の元素少なくとも1種を含有する化合物を使用する特
    許請求の範囲第1項又は第2項記載の製法。 7 ケトン(I)1モル当りオキソ化合物(II)1〜
    5モルを使用する特許請求の範囲第1項〜第6項のいず
    れか1つに記載の製法。 8 ケトン(I)1モル当りアンモニア1〜20モルが
    存在する特許請求の範囲第1項〜第7項のいずれか1つ
    に記載の製法。 9 不活性ガスを供給する特許請求の範囲第1項〜第8
    項のいずれか1つに記載の製法。 10 反応を流動層中で行ないかつケトン(I)及び
    脂肪族オキソ化合物(Il、)をアンモニアとは別個に
    装入する特許請求の範囲第1項〜第9項のいずれか1つ
    に記載の製法。
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