在基本上绝热的条件下氰基吡啶类水解的连续式方式制造技术

叙述了在基本上绝热和碱存在的条件下使取代和未取代的氰基吡啶水解生成吡啶取代的酰胺和／或吡啶取代的羧酸的优选方法。优选方法可以用各种连续反应器进行，包括级联反应器，环流式反应器或流动管反应器。更可取的是烟酰胺和烟酸的有效且方便的制备，它们可作为维生素Ｂ复合体的重要成员使用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及氰基吡啶类水解的连续式方法，特别是在基本上绝热的条件下进行的方法。水解条件可以控制以产生酰胺、羧酸或它们的混合物作为主产物。由氰基吡啶类水解形成的几种产物是商业上熟知的产物。例如，吡啶取代的酰胺和羧酸是重要的维生素、药物前体和化学中间体。在酰胺类中，最著名的例子包括烟酰胺(也称作尼克酰胺和3-吡啶甲酰胺)，而在羧酸类中，最著名的例子包括烟酸(也称作尼克酸和3-吡啶羧酸)。烟酰胺和烟酸通常都称作维生素B3，它们是维生素B复合体的成员和辅酶Ⅰ及Ⅱ的前体，对于人类和动物的饮食是重要的补充物。在美国，由于维生素B3缺乏而造成的与烟酸缺乏症有关的死亡从1929年的7,358人下降到1956年的70人，这主要是由于维生素B3供应量的增加。食物中补充维生素B3的动物的生长速度较快，而在反刍动物的情形则奶的产量较高。在1985年美国的烟酰胺和烟酸市场估计为6,700公吨。参见Kirk-Othmer，“化学工艺大全”(Encyclopedia of ChemicalTechnology)，第三版，24卷59-93页关于维生素B3的一般性讨论。异烟酸是异烟酰肼(异烟肼)及治疗结核病中使用的有关药物的前体，它可以通过4-氰基吡啶水解来制备。关于这些化合物的制备方法，氰基吡啶类常常是在从催化数量到化学计量过剩的碱存在下以间歇方式或连续方式水解。已报道的方法大部分是间歇法。例如，据报道，4-氰基吡啶在，1∶(0.03-0.075)摩尔比的氢氧化钠存在下于120°-170℃水解得到异烟酰胺。见苏联专利SU 1,553,531(1990)；CA113:78174f(1990)。类似地，据报道2-氰基吡啶与氢氧化钠以1∶(0.03-0.20)的摩尔比在100° -130℃的温度下反应，得到2-吡啶酰胺。见苏联专利SU 1,553,530(1990)；CA113:78173e(1990)。在4-氰基吡啶与氢氧化钠的摩尔比为1∶(1.5-1.75)和水解温度为50-80℃的条件下，所报道的水解产物是异烟酸。见苏联专利SU 1,288,183；CA 106:176187n(1987)。3-氰基吡啶用过量的氨在107°-109℃下水解12小时会形成烟酰胺和烟酸的混合物。见美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.)65,2256-2257(1943)。在另一种变型里，3-氰基吡啶用聚合碱Dowex 1×4(氢氧化物形式)水解生成烟酰胺。见荷兰专利申请7706612-A；CA 90:186814e。美国专利4,314,064叙述了3-氰基吡啶的连续水解，每100摩尔的氰基吡啶用0.3至3.0摩尔碱金属氢氧化物，压力为3-20巴，同时加热或冷却以保持指定的温度。类似地，已报道3-氰基吡啶与氨水按1∶0.5的摩尔比以连续方式在200°-260℃下反应，接触时间40-50分钟，生成烟酰胺。见“苏联应用化学杂志”(Journal of Applied Chemistry of USSR)(英文翻译版45:2716-2718,1972)。作为氰基吡啶类在碱存在下水解的替代方法，研究了细菌和酶促水解法。转让给Sumitomo化学公司的美国专利5,395,758叙述了利用土壤杆菌属细菌的培养肉汤将2-、3-和4-氰基吡啶转化成其相应的酰胺。转让给Nitto化学工业公司的日本专利9300770000叙述了利用棒状杆菌属和诺卡菌属细菌的作用使芳香腈类(包括3-和4-氰基吡啶)水解，以高选择性得到相应的芳香酰胺。由于这一背景，现在仍然缺少和需要一种既能提高生产率而又具有高产率和产物选择性的氰基吡啶类水解的连续方法。另外，这种连续方法应能使用容易得到的起始物在需要最低限度管理的简单设备中操作。本专利技术满足了这些要求。专利技术概要本专利技术的一个特点是发现氰基吡啶类可以在碱存在和基本上绝热的条件下进行连续水解以发生激烈的反应，这令人惊奇地导致高产率和选择性前提下的生产率的提高。本专利技术的一项优选的实施方案提供了氰基吡啶(例如2-、3-或4-氰基吡啶)水解的连续方法，该方法是将两种或多种原料物流混合形成含氰吡啶、水和碱(例如氨、碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐)的反应混合物并使该反应混合物在基本上绝热的条件下反应。本专利技术的方法可以在各式各样的连续系统中进行，包括简单的流动管，除起始温度外不需要控制温度，并且可以在不到一分钟之内基本完成。对于指定的氰基吡啶，除了所用的碱和碱与氰基吡啶的比例之外，所要求的起始温度随氰基吡啶的水解活性和其浓度而变。碱与氰基吡啶之比还影响主产物究竟是酰胺还是羧酸。2-氰基吡啶、3-氰基吡啶和4-氰基吡啶的优选的水解反应可以控制，以令人惊奇的高生产率、出乎意料的选择性和令人惊奇的短反应时间，生成吡啶酰胺、吡啶申酸、烟酰胺、烟酸、异烟酰胺或异烟酸。本专利技术的另一优选的实施方案提供了一种方法，该方法的步骤包括使含有氰基吡啶的第一物流与含有水和碱的第二物流混合，两物流中至少有一个被加热到约20°-约300℃，使混合后的物流通过反应区，在基本上绝热的条件下进行水解。第一物流可以只含熔体形式的氰基吡啶，或者可以另外含水和/或另一种无干扰的溶剂。虽然几种反应器结构包括级联反应器、环流式反应器或流动管反应器均可提供合适的反应区，但流动管反应器是优选的反应器。优选的水解反应包括3-氰基吡啶用碱金属氢氧化物(如氢氧化钠或氢氧化钾)水解，以高的产率和转化率生成烟酰胺或烟酸，同时杂质极少。
技术实现思路
为便于了解本专利技术的原理，现在参考某些实施方案，并使用特定的用语来描述这些实施方案。然而应当了解，这并非是想对本专利技术范围施加限制，正如与本专利技术有关的本领域技术人员通常所作的一样，各种变动、进一步的修改和本文所述的专利技术原理的各种应用均在考虑之中。如上所述，本专利技术提供了在基本上绝热的条件和碱存在下氰基吡啶连续水解的独特方法，该方法令人惊奇地导致了在高产率和选择性的前提下的生产率的提高。在这方面，术语“基本上绝热的条件”意味着包括这样的条件，其中在反应期间内水解产生的基本上全部热量都保留在反应混合物之内。即，在反应期间基本上无需对反应区内的混合反应物进行冷却。因此，水解反应中热的产生经常快于它向周围区域的消散，反应区内反应混合物的温度基本上达到由未受控制的水解反应放热造成的温度。一般来说，反应混合物的温度增高至少约20℃。“反应区”是指连续反应器内的区域，在该区域内与碱混合的氰基吡啶进行快速的放热反应，生成水解产物。申请人的优选方法可以在各式各样的连续系统中进行，只需要控制流速和起始温度，反应在起始后不到约30秒内完成。根据优选方法的实施方案，氰基吡啶类的连续水解主要生成酰胺、羧酸或其混合物。2-、3-和4-氰基吡啶用申请人的优选方法水解，生成吡啶酰胺、吡啶甲酸、烟酰胺、烟酸、异烟酰胺和异烟酸。此外，各式各样的取代和未取代的氰基吡啶也适合用于本专利技术。典型的取代基包括例如有最多约9个碳原子的烷基、芳基、氰基、氨基、烷氨基、羟基和卤素(如-Cl和-Br)等。合适的取代基可以在水解反应中保持不变，也可以在水解中转变成新的取代基。优选用于此水解方法中的氰基吡啶类包括未取代的氰基吡啶类(2-氰基吡啶、3-氰基吡啶和4-氰基吡啶)和带有最多达4个对水解反应无不利影响的其它取代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氰基吡啶水解的连续式方法，其中包括将两种或多种进料物流连续混合以形成含有氰基吡啶、水和碱的反应混合物，和使该反应混合物在基本上绝热的条件下反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹蔚，RA卡涛，G克雷利斯，
申请(专利权)人：莱利工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]