CN107056697A - 一种合成3‑氰基吡啶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种合成3‑氰基吡啶的方法，步骤如下：将γ‑Al2O3负载VKMoP作为催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将3‑甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入氧气、氨气进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，再进行减压蒸馏脱溶除去未反应的3‑甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却，得到3‑氰基吡啶；所述γ‑Al2O3负载VKMoP催化剂中，以γ‑Al2O3为载体，以V为主催化剂，以K、Mo、P为助剂，使用浸渍法制备得到。本发明是在γ‑Al2O3负载VKMoP催化剂存在下，将3‑甲基吡啶直接进行氰基化，具有很高的选择性，3‑氰基吡啶的选择性可达93％以上，原料的转化率可达98％以上，产物的收率可达92％以上，催化剂催化性能稳定可以连续长期使用，合成工艺稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种合成3-氰基吡啶的方法。
背景技术
3-氰基吡啶是一种重要的精细化工中间体，是生产医药、农药和饲料工业的原材料，也可以用于制备维生素B、杀虫剂、强心剂等。3-氰基吡啶是工业上合成烟酸和烟酰胺最重要的中间体，烟酸和其衍生物烟酰胺同属于维生素B系列的化合物，是一种动物所必需的化学物质，在动物的肝肾、牛奶、鸡蛋以及新鲜的蔬菜中的含量比较多，它主要参与有机物的氧化还原作用，促进新陈代谢，在生活中主要被应用于：食品添加剂、饲料添加剂、医药中间体、活性染料、日用化学工业品等。随着人们生活水平的提高以及动物饲料产品需求的增长，促进了全球烟酸和烟酰胺的快速发展，3-氰基吡啶的生产也随之得到了发展。
目前关于3-氰基吡啶的生产方法大都均以3-甲基吡啶汽化与氨及空气混合，在催化剂存在下进行反应的成品的。然而，国内厂家采用的催化剂往往存在选择性差、转化率不高，催化剂活性不稳定，产生氢氰酸，寿命短等缺点，导致收率不高，催化剂更换频繁，跟国外先进水平有着较大的差距。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种合成3-氰基吡啶的方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种合成3-氰基吡啶的方法，步骤如下：将γ-Al2O3负载VKMoP作为催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入氧气、氨气进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，再进行减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却，得到3-氰基吡啶；
所述γ-Al2O3负载VKMoP催化剂中，以γ-Al2O3为载体，以V为主催化剂，以K、Mo、P为助剂，使用浸渍法制备得到。
优选地，所述γ-Al2O3负载VKMoP催化剂中V的负载量为17％，K/V摩尔比为0.012，Mo/V摩尔比为0.011，P/V摩尔比为0.01。
优选地，所述氨气、氧气与3-甲基吡啶的摩尔比为1.85-1.95：2.9-3.0：1。
优选地，所述反应温度为300-320℃。
优选地，所述减压蒸馏的温度为90-95℃，真空度在0.07-0.09Mpa。
优选地，所述洗涤冷却的温度控制在10-15℃。
本发明有益效果：本发明是在γ-Al2O3负载VKMoP催化剂存在下，将3-甲基吡啶直接进行氰基化，具有很高的选择性，3-氰基吡啶的选择性可达93％以上，原料的转化率可达98％以上，产物的收率可达92％以上，催化剂催化性能稳定可以连续长期使用，合成工艺稳定可靠。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
γ-Al2O3负载VKMoP催化剂中，以γ-Al2O3为载体，以V为主催化剂，以K、Mo、P为助剂，使用浸渍法制备得到，催化剂中V的负载量为17％，K/V摩尔比为0.012，Mo/V摩尔比为0.011，P/V摩尔比为0.01。
实施例1：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.85mol氨气、2.9mol氧气在300℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至10℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.6％，3-氰基吡啶的选择性为93.6％，3-氰基吡啶的收率为92.3％。
实施例2：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.85mol氨气、2.9mol氧气在310℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至10℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.9％，3-氰基吡啶的选择性为94.1％，3-氰基吡啶的收率为92.5％。
实施例3：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.85mol氨气、2.9mol氧气在320℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至10℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.7％，3-氰基吡啶的选择性为93.7％，3-氰基吡啶的收率为92.7％。
实施例4：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.9mol氨气、2.9mol氧气在300℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至10℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.6％，3-氰基吡啶的选择性为93.9％，3-氰基吡啶的收率为92.6％。
实施例5：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.95mol氨气、2.9mol氧气在300℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至10℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.9％，3-氰基吡啶的选择性为93.6％，3-氰基吡啶的收率为93.1％。
实施例6：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.85mol氨气、3.0mol氧气在300℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.07Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至10℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.6％，3-氰基吡啶的选择性为93.9％，3-氰基吡啶的收率为92.8％。
实施例7：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.85mol氨气、3.0mol氧气在300℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度95℃，真空度为0.08Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至10℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.6％，3-氰基吡啶的选择性为93.6％，3-氰基吡啶的收率为92.6％。
实施例8：
将γ-Al2O3负载VKMoP催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将93g(1mol)的3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入1.85mol氨气、2.9mol氧气在300℃下进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，在温度90℃，真空度为0.09Mpa的条件下，减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却至15℃，得到3-氰基吡啶。3-甲基吡啶的转化率为98.5％，3-氰基吡啶的选择性为93.6％，3-氰基吡啶的收率为92.5％。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种合成3-氰基吡啶的方法，其特征在于，步骤如下：将γ-Al2O3负载VKMoP作为催化剂装入固定床反应器的催化剂床层，将3-甲基吡啶加入固定床反应器中，然后通入氧气、氨气进行反应，反应结束后，降温过滤除去催化剂，再进行减压蒸馏脱溶除去未反应的3-甲基吡啶，余下的固体用乙醚洗涤冷却，得到3-氰基吡啶；
所述γ-Al2O3负载VKMoP催化剂中，以γ-Al2O3为载体，以V为主催化剂，以K、Mo、P为助剂，使用浸渍法制备得到。
2.如权利要求1所述的合成3-氰基吡啶的方法，其特征在于，所述γ-Al2O3负载VKMoP催化剂中V的负载量为17％，K/V摩尔比为0.012，Mo/V摩尔比为0.011，P/V摩尔比为0.01。
3.如权利要求1所述的合成3-氰基吡啶的方法，其特征在于，所述氨气、氧气与3-甲基吡啶的摩尔比为1.85-1.95：2.9-3.0：1。
4.如权利要求1所述的合成3-氰基吡啶的方法，其特征在于，所述反应温度为300-320℃。
5.如权利要求1所述的合成3-氰基吡啶的方法，其特征在于，所述减压蒸馏的温度为90-95℃，真空度在0.07-0.09Mpa。
6.如权利要求1所述的合成3-氰基吡啶的方法，其特征在于，所述洗涤冷却的温度控制在10-15℃。
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