一种吡啶甲酸类化合物的制备方法技术

技术编号:19923781 阅读:30 留言:0更新日期:2018-12-29 01:23
本发明专利技术提供了一种吡啶甲酸类化合物的制备方法,包括以下步骤:(1)原料预处理,将甲基吡啶类化合物、气体氧化剂和保护气体分别进行加压加热处理,至反应温度和反应压力;(2)催化氧化反应,将步骤(1)中经过预处理的原料分别送入装有催化剂的浆态床氧化反应系统内进行催化氧化反应,生成吡啶甲酸类化合物的反应液;(3)膜分离,将步骤(2)中得到的吡啶甲酸类化合物的反应液通过无机膜进行分离,得到吡啶甲酸类化合物滤液。本发明专利技术的制备方法具有工艺过程条件温和、操作简单、效率高、原料价格低、产率高、能耗低、制备过程中无有害废气和废液生成等优点,可广泛应用于吡啶甲酸类化合物的工业生产,具有良好的经济、社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种吡啶甲酸类化合物的制备方法
本专利技术涉及一种有机物的制备方法,具体涉及一种吡啶甲酸类化合物的制备方法。
技术介绍
2-吡啶甲酸、烟酸(3-吡啶甲酸)或异烟酸(4-吡啶甲酸)均为重要的有机合成中间体。其中,2-吡啶甲酸可以用于制备卡波卡因药物和神经性药物,在神经抑制和局部麻醉方面应用广泛,也可用于合成2-吡啶甲酸盐与除草剂等;烟酸是人体内不可或缺的维生素B3,烟酸作为中间体生产的药品达几十种之多,也用于合成烟酰胺、尼克刹、烟酸三嗪、除草剂与杀虫剂等;异烟酸主要用于制备抗结核病药物异烟肼,也用于合成酰胺、酰肼、酯类等衍生物。目前,吡啶甲酸类化合物的合成方法主要有:化学试剂氧化法、氨氧化法、气相催化氧化法和电化学氧化法。化学试剂氧化法是最早合成吡啶甲酸的方法,其是以高锰酸钾、硝酸、臭氧等为氧化剂,直接氧化甲基吡啶、乙基吡啶等合成吡啶甲酸。该方法氧化剂用量大,成本高,且生产过程会产生大量废液,环境污染严重,不符合绿色化学和清洁生产的要求。氨氧化法是工业上生产吡啶甲酸的重要方法之一,其是先将烷基吡啶在300~450℃时变成蒸汽,再与氨气、水蒸气、空气或氧气混合,催化氧化生成腈基吡啶,再通过水解,得到吡啶甲酰胺和吡啶甲酸。该方法反应温度高,能源消耗大,反应不易控制,且催化剂对原料纯度要求高。气相催化氧化法是以空气或富氧空气作为氧化剂,在催化剂的作用下,将甲基吡啶氧化成吡啶甲酸。该方法与氨氧化法相比,反应温度低,能源消耗少,便于控制,但是催化剂对原料的纯度要求高,且容易产生焦油和有毒气体。电化学氧化法是以电子作为试剂,通过反应物在电极上电子的得失实现有机化合物合成的一种新技术。该方法存在技术难度高,生产控制严格,成本高,收率低等问题,因而,目前仍停留在试验阶段。通过上述分析可知,现有吡啶甲酸的合成工艺过程较为复杂,条件苛刻,成本较高,产能较低,污染物排放量大。随着吡啶甲酸类化合物在医药、化工、食品及生产生活中的用量逐渐增加,研究出一种成本低、产率高、绿色环保的吡啶甲酸类化合物的合成方法是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种吡啶甲酸类化合物的制备方法,以解决现有制备方法工艺复杂、成本高、污染大的问题。本专利技术的目的是这样实现的:一种吡啶甲酸类化合物的制备方法,包括以下步骤:(1)原料预处理,将甲基吡啶类化合物、气体氧化剂和保护气体分别进行加压加热处理,至反应温度和反应压力;(2)催化氧化反应,将步骤(1)中经过预处理的原料分别送入装有催化剂的浆态床氧化反应系统内进行催化氧化反应,生成吡啶甲酸类化合物的反应液;(3)膜分离,将步骤(2)中得到的吡啶甲酸类化合物的反应液通过无机膜进行分离,得到吡啶甲酸类化合物滤液,经后处理得到吡啶甲酸类化合物;催化剂被无机膜截留在浆态床氧化反应系统内继续参与后续的反应。所述甲基吡啶类化合物为2-甲基吡啶、3-甲基吡啶或4-甲基吡啶,制得的吡啶甲酸类产物相应为2-吡啶甲酸、烟酸或异烟酸。所述气体氧化剂为纯氧、臭氧或配制空气中的一种或几种,所述气体氧化剂为配制空气时,配制空气中氧气的质量含量为5%~90%,优选为10%~50%。所述保护气体为氮气或循环尾气,所述循环尾气是反应进行一段时间后,从浆态床氧化反应器内排出的尾气(大部分是氮气,含极少量配制空气)。所述步骤(2)的催化氧化反应过程中,控制甲基吡啶类化合物与气体氧化剂中起氧化作用的成分的摩尔比为1∶0.05~5,催化剂的质量浓度为1%~8%,反应温度为150~330℃,反应压力为1.0~3.0MPa,停留时间为15~90min。优选地,所述步骤(2)中,甲基吡啶类化合物与气体氧化剂中起氧化作用的成分的摩尔比为1:0.1~2;催化剂的质量浓度为3%~5%;反应温度为160~280℃,反应压力为1.5~2.5MPa,停留时间为15~60min。所述步骤(3)中的无机膜设置在浆态床氧化反应器内和/或设置在浆态床氧化反应器外的外循环管路上,所述无机膜为金属膜或陶瓷膜。如图2所示,本专利技术所使用的浆态床氧化反应系统包括浆态床氧化反应器和外循环管路,在反应器的顶部设有甲基吡啶类化合物进口、保护气体进口和尾气出口,在反应器内设有物料分布器、搅拌器和内置膜过滤器,反应器底端的物料出口通过管道依次与循环泵、第一冷凝器、外置膜过滤器、静态混合器、预反应器和第二冷凝器相连,第二冷凝器的出料口通过管道与反应器顶部的循环物料进口相连。各段管道和循环泵、第一冷凝器、外置膜过滤器、静态混合器、预反应器、第二冷凝器共同组成外循环管路。反应器内的内置膜过滤器和外循环管路上的外置膜过滤器可以同时设置,也可择一设置。当只设置内置膜过滤器时,向反应器内加入催化剂、甲基吡啶化合物、保护气体,开启搅拌器和循环泵,建立循环,向静态混合器内通入气体氧化剂,在预反应器中,甲基吡啶化合物在催化剂存在下被气体氧化剂氧化,在反应器内的上半部,反应结束,得到吡啶甲酸化合物反应液。在反应器内下半部,吡啶甲酸化合物反应液经内置膜过滤器分离,渗出的吡啶甲酸化合物滤液排出,催化剂被截留在反应器内,经由反应器底部的循环物料出口、循环泵、第一冷凝器、与连续通入静态混合器中的气体氧化剂混合,后经预反应器、第二冷凝器及管道返回到反应器内实现循环反应和分离连续进行。当只设置外置膜过滤器时,吡啶甲酸类化合物反应液经由反应器底部的循环物料出口、循环泵、第一冷凝器后进入外置膜过滤器过滤分离,渗出的吡啶甲酸化合物滤液排出,催化剂浆液被截留并以循环物流方式进入静态混合器内与气体氧化剂混合,后经预反应器、第二冷凝器及管道返回到反应器内实现循环反应和分离连续进行。当同时设置内置膜过滤器和外置膜过滤器时,反应器内得到的吡啶甲酸类化合物反应液分成两部分,分别通过内置膜过滤器和外置膜过滤器,实现循环反应和分离。本专利技术提供的吡啶甲酸类化合物的制备方法,具体是以甲基吡啶类化合物和气体氧化剂为原料,采用浆态床工艺,在催化剂存在下,一步催化氧化甲基吡啶类化合物制得吡啶甲酸类化合物,再通过膜分离技术进行反应液的分离,将催化剂截留在反应体系内继续参与氧化反应,本专利技术的工艺流程示意图见图1。与现有技术相比,本专利技术具备原料易得、成本低、产率高、操作简单、工艺流程短、连续、绿色环保等优点,有着很好的现实意义和经济、社会效益。本专利技术避免了强腐蚀性氧化剂的使用,有利于清洁生产;本专利技术采用浆态床反应器,反应物与催化剂接触面积大、混合均匀,反应温度低,反应系统温度均一,消除了反应热点,减少了高温副反应的发生;本专利技术将反应过程与分离过程耦合,反应结束后即刻进行分离,大大提高了生产效率,采用膜分离技术将催化剂截留在反应器内,避免了催化剂的流失。附图说明图1为本专利技术的工艺流程示意图。图2为浆态床氧化反应系统的结构示意图。图中,1、物料分布器,2、搅拌器,3、反应器,4、内置膜过滤器,5、循环泵,6、第一冷凝器,7、外置膜过滤器,8、静态混合器,9、预反应器,10、第二冷凝器。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的阐述,在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法,实施例中所用原料或试剂除另有说明外均为市售品,可通过商业渠道购得。本专利技术提供的吡啶甲酸类化合物的制备方法,包括以下步骤:向浆态床反应器内加入催化剂、甲基吡啶类本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种吡啶甲酸类化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)原料预处理,将甲基吡啶类化合物、气体氧化剂和保护气体分别进行加压加热处理,至反应温度和反应压力;(2)催化氧化反应,将步骤(1)中经过预处理的原料分别送入装有催化剂的浆态床氧化反应系统内进行催化氧化反应,生成吡啶甲酸类化合物的反应液;(3)膜分离,将步骤(2)中得到的吡啶甲酸类化合物的反应液通过无机膜进行分离,得到吡啶甲酸类化合物滤液,经后处理得吡啶甲酸类化合物;催化剂被无机膜截留在浆态床氧化反应系统内继续参与后续的反应。

【技术特征摘要】
1.一种吡啶甲酸类化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)原料预处理,将甲基吡啶类化合物、气体氧化剂和保护气体分别进行加压加热处理,至反应温度和反应压力;(2)催化氧化反应,将步骤(1)中经过预处理的原料分别送入装有催化剂的浆态床氧化反应系统内进行催化氧化反应,生成吡啶甲酸类化合物的反应液;(3)膜分离,将步骤(2)中得到的吡啶甲酸类化合物的反应液通过无机膜进行分离,得到吡啶甲酸类化合物滤液,经后处理得吡啶甲酸类化合物;催化剂被无机膜截留在浆态床氧化反应系统内继续参与后续的反应。2.根据权利要求1所述的吡啶甲酸类化合物的制备方法,其特征在于,所述气体氧化剂为纯氧、臭氧或配制空气中的一种或几种,所述配制空气中氧气的质量含量为5%~90%。3.根据权利要求2所述的吡啶甲酸类化合物的制备方法,其特征在于,所述配制空气中氧气的质量分数为10%~50%。4.根据权利要求1所述的吡啶甲酸类化合物的制备方法,其特征在于,所述保护气体为氮气或催化氧化反应过程产生的循环尾气。5.根据权利要求1所述的吡啶甲酸类化合物的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)的催化氧化反应过程中,控制甲基吡啶...

【专利技术属性】
技术研发人员:马东兴刘晓东赵松钊吴迪王勐王晓动王素霞宛悍东张玉新
申请(专利权)人:河北美邦工程科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:河北,13

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