吡啶-2-甲醛的制备方法

摘要

本发明涉及一种吡啶-2-甲醛的制备方法，包括以下两个步骤：制备以二氧化钛为载体、钼铋氧化物为主体、过渡金属氧化物为辅助的含有酸度调节剂的负载型催化剂，以2-甲基吡啶、氧气、水作为原料，在固定床催化反应器中反应，于250-350℃进行气相氧化反应生成吡啶-2-甲醛粗产品，粗产品经二氯甲烷萃取后，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得含量98%以上纯品。该方法制备工艺简单、效率高、成本低，催化反应活性高，选择性高，主副产品容易分离，纯度高。

权利要求

1.一种吡啶-2-甲醛的制备方法，依次包括如下步骤：

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配成水溶液，加热至60～80℃，然后加入二氧化钛，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80-120℃烘制2~4小时，然后于400~600℃煅烧8~10小时，得到条状催化剂，所用二氧化钛与钼酸铵的重量比为9~12:1，所用硝酸铋与钼酸铵的重量比为

0.3~1.8：1，过渡金属酸盐与钼酸铵的重量比为0.2~0.5：1，酸度调节剂与钼酸铵的质量比为0.1~0.5：1，有机络合剂与钼酸铵的重量比为1~2：1；上述的过渡金属酸盐为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰或硝酸铬；酸度调节剂为硝酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钠、氢氧化钠或碳酸钠；有机络合剂为草酸、柠檬酸或酒石酸；

第二步将上步制得的催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在

250~350℃，向固定床反应器通入氧气和水1小时后，再向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为5~20%的2-甲基吡啶水溶液，于250~350℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-2-甲醛粗产品水溶液，粗产品水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得纯品，上述通入氧气的速度为100~250mL/min，水与氧气的进料速度比以及

2-甲基吡啶水溶液与氧气的进料速度比均为1:1000~1250。

说明书

吡啶-2-甲醛的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及吡啶-2-甲醛的制备方法。

背景技术

[0002] 吡啶-2-甲醛是一种重要的医药中间体及精细化工原料，它主要用于合成缓泻药比沙可啶。另外，还用于合成新型烟碱类杀虫剂和某些具有特殊功能的分子如荧光螯合剂等。近来，在合成新材料及手性催化剂方面也有相关应用。现有吡啶-2-甲醛的制备方法主要有现有吡啶-2-甲醛的制备方法主要有以下几种：方法一，在催化剂作用下用O2、过氧化氢、过氧化叔丁醇等化学氧化剂氧化2-吡啶甲醇制备吡啶-2-甲醛，（Tetrahedron Letters, 2006, 47(6): 923–926；Advanced Synthesis & Catalysis,2009, 351(1+2): 89-92）此方法具有产率高、环保的优点，但是所用的原料2-吡啶甲醇的制备方法比较繁琐；方法二，何益民等以三氯异氰酸酯和2-甲基吡啶为原料，苯甲酰胺为催化剂，制得吡啶-2-甲醛，（CN101906068，2010），该工艺路线长，过程繁琐，且总收率较低；方法三，催化还原法即用H2将2-氰基吡啶催化还原为2-吡啶甲醛，（中国医药工业杂志, 2007, (7): 480-480），但原料2-氰基吡啶的价格昂贵；方法四，氧气气相氧化法，该方法由于反应只有一步，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2-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-2-甲醛，（高校化学工程学报. 2002, 16(4): 436-440），所用催化剂以碱性皂土或硅胶为载体，钒、钼为活性组份，这个方法反应的选择性为80%~90%，2-甲基吡啶的转化率只有50%~58%，导致了最终收率偏低。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于开发一种高效、成本较低的并具有工业化应用前景的吡啶-2-甲醛的制备方法。

[0004] 本发明的吡啶-2-甲醛的制备方法，包括以下步骤：

[0005] 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配成水溶液，加热至60～80℃，然后加入二氧化钛，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80-120℃烘制2~4小时，然后于400~600℃煅烧8~10小时，得到条状催化剂，所用二氧化钛与钼酸铵的重量比为9~12:1，所用硝酸铋与钼酸铵的重量比为0.3~1.8：1，过渡金属酸盐与钼酸铵的重量比为0.2~0.5：1，酸度调节剂与钼酸铵的质量比为0.1~0.5：1，有机络合剂与钼酸铵的重量比为1~2：1；

[0006] 第二步将上步制得的催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在250~350℃，向固定床反应器通入氧气和水1小时后，再向固定床反应器中继续通入氧气和质量浓度为5~20%的2-甲基吡啶水溶液，于250~350℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-2-甲醛粗产品水溶液，粗产品水溶液经二氯甲烷萃取，萃取液减压蒸馏除去二氯甲烷，然后精馏获得纯品，上述通入氧气的速度为100~250mL/min，水与氧气的进料速度比以及
2-甲基吡啶水溶液与氧气的进料速度比均为1:1000~1250。

[0007] 本发明中，所用的过渡金属盐为硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰或硝酸铬，酸度调节剂为硝酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钠、氢氧化钠或碳酸钠，有机络合剂为草酸、柠檬酸或酒石酸。

[0008] 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

[0009] 以下结合实施例进一步说明本发明。

[0010] 实施例1

[0011] 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。

[0012] 将上步制得的黑色条状催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在350℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的速度为250mL/min，水的速度为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 2-甲基吡啶的水溶液，2-甲基吡啶的水溶液速度为0.2mL/min，于350℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-2-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，然后精馏获得含量98％以上纯品，2-甲基吡啶的转化率96.8 %，吡啶-2-甲醛的选择性92.2 %。

[0013] 实施例2

[0014] 将8.0g钼酸铵、8.8g硝酸铋、2.0g硝酸钴、2.4g氢氧化钠和12.0g柠檬酸溶于450ml水，加热至60℃，加入二氧化钛84g，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100℃烘制3小时，然后于500℃煅烧9小时，得到黑色条状催化剂，折成3-4mm备用。

[0015] 将上步制得的黑色条状催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在320℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的速度为200mL/min，水的速度为0.18mL/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10%的2-甲基吡啶的水溶液，
2-甲基吡啶的水溶液速度为0.18mL/min，于320℃下进行气相氧化反应，生成吡啶-2-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，然后精馏获得含量98％以上纯品，2-甲基吡啶的转化率96.1 %，吡啶-2-甲醛的选择性90.2 %。

[0016] 实施例3

[0017] 将8.0g钼酸铵、2.4g硝酸铋、4.0g硝酸铬、0.8g硝酸钾和8.0g酒石酸溶于450ml水，加热至80℃，加入二氧化钛72g，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80℃烘制4小时，然后于400℃煅烧10小时，得到黑色条状催化剂，折成3-4mm备用。

[0018] 将上步制得的黑色条状催化剂放入固定床反应器中，将固定床反应器温度保持在250℃，向固定床反应器通入氧气和水，氧气的速度为100mL/min，水的速度为0.10mL/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5%的2-甲基吡啶的水溶液，2-甲