[发明专利]一种制备吡啶-3-甲醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及吡啶-3-甲醛的制备方法，尤其是固定床气相催化氧化3-甲基吡啶合成吡啶-3-甲醛的制备方法。

背景技术

吡啶-3-甲醛是一种重要的精细化工原料，在医药方面，它主要用于合成治疗抗癌药物白藜芦醇衍生物、骆驼蓬碱衍生物、喹唑啉衍生物，降压药物咪唑啉衍生物，治疗风湿痛及关节炎药物青藤碱衍生物，具有抗菌消炎、抗氧化、抗过敏、抗病毒、抗癌等多种活性及药理作用的类黄酮化合物等；在农药方面，它主要用于合成新型烟碱类杀虫剂和橙酮类除草剂；另外，它还可以用来合成一些如手性芳基氰醇、吡啶丙炔酸酯等重要药物中间体。现有吡啶-3-甲醛的制备方法主要有以下几种：方法一，以TEMPO和硝酸盐或亚硝酸盐为催化剂用氧气氧化3-吡啶甲醇制备吡啶-3-甲醛，（CN101544548, 2009; CN101486621，2009）此方法的优点是产率高，但是所用的原料3-吡啶甲醇的制备方法比较繁琐；方法二，催化还原法即在Ni催化下用H₂将3-氰基吡啶催化还原为吡啶-3-甲醛，（US5384403，1995；EP613888，1994），但原料3-氰基吡啶的价格较为昂贵；方法三，氧气气相氧化法，该方法为一步反应，由于产品分离简单且催化剂可重复使用，故较其他方法有较大的优势。将3-甲基吡啶气化后与氧气和水蒸气混合，通过装有催化剂的固定床反应器，直接氧化为吡啶-3-甲醛，（Chemistry Letters, 2001, 8: 754-755），采用以铬、铝、钒为活性组分的氧化物为催化剂，然而这个方法得到的吡啶-3-甲醛的收率较低。

发明内容

本发明的目的在于开发一种高效、成本较低并具有工业化应用前景的吡啶-3-甲醛的制备方法。

本发明的制备吡啶-3-甲醛的方法，其步骤如下：

第一步 将钼酸铵、硝酸铋、过渡金属酸盐、酸度调节剂、及有机络合剂溶于水中，加热至60~80℃，加入二氧化钛，搅拌混合均匀，减压蒸干，将所得固体磨碎，加入适量水挤成条状，于80~120℃烘制2~4小时后，再于400~600℃煅烧8~10小时，得到条状催化剂，其中钼酸铵、硝酸铋、过渡金属酸盐、酸度调节剂、有机络合及二氧化钛的重量比为1：0.3~1.8：0.2~0.5：0.1~0.5： 1~2：9~12。

第二步 将上述制备的催化剂填装到固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在290~390℃，分别用气体流量计调节通入氧气，用蠕动泵泵入水，1小时，通入氧气和质量浓度为5~20%的3-甲基吡啶水溶液，水的流速为0.10～0.2mL/min，氧气的流速为100~250mL/min，3-甲基吡啶水溶液与氧气的进料速度比为1:1000~1250，在固定床反应器中进行气相催化氧化反应，生成吡啶-3-甲醛粗产品水溶液，粗产品水溶液用二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，精馏，得到吡啶-3-甲醛。

本发明中，制备催化剂时所用的过渡金属酸盐可以为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰或硝酸铬，所用的酸度调节剂可以为硝酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钠、氢氧化钠或碳酸钠，所用的有机络合剂可以为草酸、柠檬酸或酒石酸。

本发明制备工艺简单，原料成本低，反应转化率和选择性高，产品易于分离，最终产品纯度高，具有较强的工业化应用价值。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

将8.0g钼酸铵、14.4g硝酸铋、1.6g硝酸铁、4g硝酸钠和16.0g草酸溶于450ml水，加热至70℃，加入二氧化钛96g，搅拌混合均匀，减压蒸干水分后，将所得固体磨碎，再加入适量水挤成条状后，于120℃烘制2小时，然后于600℃煅烧8小时，得到黑色条状催化剂，折成3-4mm备用。

将上步制得的黑色条状催化剂装填到固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在390℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的流速为250mL/min，水的流速为0.2mL/min，1小时后，向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为20%的3-甲基吡啶的水溶液，3-甲基吡啶的水溶液流速为0.2mL/min，于390℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-3-甲醛粗产物水溶液，粗产物水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得吡啶-3-甲醛纯品，3-甲基吡啶的转化率85.2 %，吡啶-3-甲醛的选择性91.5 %。

实施例2