JP4373515B2

JP4373515B2 - Method for producing acylpyridine

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Publication number: JP4373515B2
Application number: JP00874599A
Authority: JP
Inventors: 光秀松原; 孝幸小路; 雅文三方
Original assignee: Koei Chemical Co Ltd
Current assignee: Koei Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2019-01-18
Also published as: JP2000212164A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アシルピリジンの製造法に関し、より詳しくは、触媒の存在下、ピリジンカルボン酸を脂肪族又は芳香脂肪族カルボン酸類と気相接触反応せしめてアシルピリジンを製造する方法に関する。アシルピリジンは医薬原料等として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アシルピリジンの製造方法としては、触媒の存在下、ピリジンカルボン酸エステルを脂肪族カルボン酸と反応させる方法、例えば、酸化トリウム触媒の存在下、ニコチン酸メチル又はニコチン酸エチルを、酢酸又は酪酸と気相接触反応せしめて３−アセチルピリジン又は３−ブチリルピリジンを製造する方法［Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７１，２２８５（１９４９）］、酸化チタンを含有する触媒の存在下、ニコチン酸メチルを、酢酸と気相接触反応せしめて３−アセチルピリジンを製造する方法（特開平２−７３０３１号公報）が知られている。また、３−アセチル−４−メチルピリジンを製造するために、酸化トリウム触媒の存在下、４−メチルピリジン−３−カルボン酸を、酢酸と気相接触反応せしめる方法が検討されているが、目的とする３−アセチル−４−メチルピリジンは得られていない［Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，６６，１４５６（１９４４）］。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように気相接触反応によるアシルピリジンの製造に当たっては、出発原料としてピリジンカルボン酸エステルを用いたときには目的物が得られているが、ピリジンカルボン酸を用いたときには目的物が得られていない。ピリジンカルボン酸エステルは、ピリジンカルボン酸のエステル化によって製造されることから、アシルピリジンを製造するに当たって、ピリジンカルボン酸エステルに代えてピリジンカルボン酸を使用してアシルピリジンを製造できれば、製造工程を簡略化でき経済的にも有利である。しかしながら、ピリジンカルボン酸を出発原料として用いそれと脂肪族又は芳香脂肪族カルボン酸類との気相接触反応によってアシルピリジンを製造する方法は知られていない。
したがって本発明は、触媒の存在下、ピリジンカルボン酸を、脂肪族又は芳香脂肪族カルボン酸類と気相接触反応せしめてアシルピリジンを製造できる方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため検討を行った。その結果、触媒の存在下、ピリジンカルボン酸を脂肪族又は芳香脂肪族カルボン酸類と気相接触反応させる際に、反応系内に第二級アミン及び／又は第三級アミンを共存させると、意外にもアシルピリジンが生成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
即ち本発明は、ピリジンカルボン酸を脂肪族又は芳香脂肪族カルボン酸類［以下、これらを総称し（芳香）脂肪族カルボン酸類という］と、触媒並びに第二級アミン及び／又は第三級アミンの存在下に気相接触反応せしめることを特徴とするアシルピリジンの製造方法に関する。
本発明方法によれば、ピリジンカルボン酸と（芳香）脂肪族カルボン酸類からアシルピリジンを製造することができる。また、本発明方法によれば、ピリジンカルボン酸と（芳香）脂肪族カルボン酸類からアシルピリジンを好収率で製造することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用するピリジンカルボン酸としては、一般式（１）：
【０００７】
【化１】

（式中、Ｒはアルキル基を表し、ｋは１〜５の整数及びｍは０〜４の整数であって、ｋ＋ｍは１〜５である。）で示されるピリジンカルボン酸が挙げられる。上記一般式（１）において、Ｒはアルキル基を表し、Ｒ及びカルボキシル基はピリジン核の炭素原子に結合する基である。Ｒで表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ネオヘキシル基等の直鎖又は分岐鎖状の炭素数１〜６のアルキル基が挙げられ、好ましくは直鎖又は分岐鎖状の炭素数１〜４のアルキル基である。また一般式（１）中、ｋは１〜５の整数及びｍは０〜４の整数であって、ｋ＋ｍは１〜５である。ｍが２以上のとき複数のＲは互いに同じアルキル基であっても異なるアルキル基であってもよい。好ましいピリジンカルボン酸は、一般式（１）中、Ｒがメチル基又はエチル基、ｋが１又は２及びｍが０、１又は２のものであり、例えば、ピコリン酸、ニコチン酸、イソニコチン酸、３−メチル−２−ピリジンカルボン酸、４−メチル−２−ピリジンカルボン酸、５−メチル−２−ピリジンカルボン酸、６−メチル−２−ピリジンカルボン酸、５−メチル−３−ピリジンカルボン酸、２−メチル−４−ピリジンカルボン酸、３−メチル−４−ピリジンカルボン酸、３−エチル−２−ピリジンカルボン酸、５−エチル−２−ピリジンカルボン酸、６−エチル−２−ピリジンカルボン酸、５−エチル−３−ピリジンカルボン酸、２−エチル−４−ピリジンカルボン酸、３−エチル−４−ピリジンカルボン酸、３，５−ジメチル−２−ピリジンカルボン酸、４，６−ジメチル−２−ピリジンカルボン酸等のピリジンモノカルボン酸、２，３−ピリジンジカルボン酸、２，４−ピリジンジカルボン酸、２，６−ピリジンジカルボン酸、３，４−ピリジンジカルボン酸、３，５−ピリジンジカルボン酸、５−メチル−２，３−ピリジンジカルボン酸、５−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸等のピリジンジカルボン酸が挙げられる。特に好ましいピリジンカルボン酸はピリジンモノカルボン酸である。
【０００８】
本発明に使用する（芳香）脂肪族カルボン酸類は、脂肪族カルボン酸、芳香脂肪族カルボン酸及びそれらのエステル誘導体を意味する。（芳香）脂肪族カルボン酸類としては、一般式（２）：
【０００９】
【化２】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は互いに同じか或いは異なって、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表す。）で示される（芳香）脂肪族カルボン酸類が挙げられる。上記一般式（２）中のＲ¹、Ｒ²及びＲ³は互いに同じか或いは異なって、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表す。アルキル基としては上記Ｒで表されるアルキル基と同様のものが挙げられ、アラルキル基としてはベンゼン環に結合するメチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基及び塩素原子等のハロゲン原子等から選ばれる基を１又は２以上有していてもよいベンジル基、α−フェネチル基及びβ−フェネチル基等が挙げられ、またアリール基としては芳香環に結合するメチル基、エチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基及び塩素原子等のハロゲン原子等から選ばれる基を１又は２以上有していてもよいフェニル基及びナフチル基が挙げられる。好ましい（芳香）脂肪族カルボン酸類は、上記一般式（２）で示される（芳香）脂肪族カルボン酸類において、式中のＲ¹、Ｒ²及びＲ³がそれぞれ水素原子又はアルキル基である脂肪族カルボン酸及び脂肪族カルボン酸のアルキルエステルであり、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸及びカプロン酸等の炭素数１〜６の脂肪族カルボン酸並びにそれら脂肪族カルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、ｎ−プロピルエステル、イソプロピルエステル、ｎ−ブチルエステル及びイソブチルエステル等が挙げられる。特に好ましくは炭素数１〜６の脂肪族カルボン酸である。
【００１０】
そしてピリジンカルボン酸を（芳香）脂肪族カルボン酸類と気相接触反応せしめることにより、アシルピリジンが製造される。本発明方法によれば、ピリジンカルボン酸が一般式（１）で示されるピリジンカルボン酸であって、（芳香）脂肪族カルボン酸類が、一般式（２）で示されるカルボン酸類である場合、ピリジンカルボン酸が有するカルボキシル基の少なくとも１個が式：
【００１１】
【化３】

（式中、Ｒ¹及びＲ²は上記と同じ。）で示されるアシル基に置換された、
一般式（３）：
【００１２】
【化４】

（式中、Ｒ、Ｒ¹、Ｒ²、ｋ及びｍは上記と同じであり、ｎは１〜５の整数であってｋよりも大きくなることはない。）で示されるアシルピリジンが製造される。例えば、カルボキシル基を１個有するピリジンモノカルボン酸［即ち、一般式（１）中のｋが１の化合物］を用いるとアシル基を１個有するモノアシルピリジン［即ち、一般式（３）中のｋ及びｎが１の化合物］が生成する。また、カルボキシル基を２個以上有するピリジンポリカルボン酸［即ち、一般式（１）中のｋが２以上の化合物］を用いると、当該ピリジンポリカルボン酸が有するカルボキシル基の一部及び／又は全部がアシル基に置換された化合物、例えば、カルボキシル基を２個有するピリジンジカルボン酸［即ち、一般式（１）中のｋが２の化合物］を用いると、該ピリジンジカルボン酸が有するカルボキシル基の１個だけがアシル基に置換されたモノアシルピリジンモノカルボン酸［即ち、一般式（１）中のｋが２であって、ｎが１の化合物］及び／又は該ピリジンジカルボン酸が有するカルボキシル基２個が全てアシル基に置換されたジアシルピリジン［即ち、一般式（１）中のｋ及びｎが２の化合物］が生成する。
【００１３】
本発明の気相接触反応には、カルボン酸及び／又はカルボン酸エステルの２分子を反応させてケトン類を製造するための公知の触媒を使用することができ、例えば、特開平２−７３０３１号公報、特開昭６３−２５５２４２号公報、特開昭６３−１３２８５４号公報、特開昭６０−２５５４１号公報、特開昭５９−２１６６３２号公報、特開昭５８−１４６５２８号公報、米国特許第４７４５２２８号明細書、米国特許第４５７００２１号明細書、米国特許第４５２８４００号明細書、西ドイツ特許公開第２７５８１１３号明細書、西ドイツ特許公開第２１１１７２２号明細書等に記載の触媒が挙げられる。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、チタン、ジルコニウム、ガリウム、インジウム、トリウム及びウランからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含有する酸化物が挙げられる。好ましい触媒は、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム及びイッテルビウム等の希土類元素、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム及びバリウム等のアルカリ土類金属、チタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含有する酸化物である。特に好ましい触媒は、希土類元素及びチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、更にアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有してもよい触媒である。これらの触媒は、上記従来の方法で調製すればよく、例えば、共沈法、含浸法、混練法等によって調製することができる。
【００１４】
本発明においては、上記酸化物をそのまま使用することができ、また上記酸化物を担体に担持して使用することもできる。担体としてはシリカ、アルミナ、チタニア及びジルコニアからなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。また触媒は、粉末状、円柱状、円筒状、球状、粒状等、所望の形状に成形して、本発明の気相接触反応に使用される。担体を使用するときは、予め担体を上記所望の形状に成形し、当該成形された担体を用いて含浸法により触媒を調製して成形触媒を得てもよい。
【００１５】
本発明の触媒について、上記希土類元素及びチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、更にアルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有してもよい触媒を例に更に詳しく説明する。
【００１６】
例えば、希土類元素の酸化物は、希土類元素の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物及び／或いは水酸化物を原料化合物として用いて、公知の個体酸化物触媒の調製法により調製することができる。触媒としての希土類元素の酸化物のなかでは、含浸法により調製された希土類元素の酸化物を担体に担持した触媒が好ましい。当該担体に担持された触媒は、例えば、上記希土類元素の化合物を水及び／或いはアルコール等の適当な溶媒に溶解又はコロイド状に分散させた液を、シリカ、アルミナ等の担体に含浸せしめた後、乾燥し、次いで空気気流中、２５０〜７００℃で焼成すればよい。希土類元素の酸化物が担体に担持された触媒において、希土類元素の酸化物の担持量は特に限定されないが、担体に対して、通常０．０１〜４０重量％、好ましくは０．０３〜３０重量％である。なお担体としてチタニア（酸化チタン）を用いれば希土類元素の少なくとも１種とチタンを含有する酸化物が得られる。また、希土類元素の酸化物が更にアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有する触媒は、例えば、上記希土類元素の酸化物の調製における焼成前の乾燥物又は焼成後の焼成物に、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩及び塩化物等から選ばれる少なくとも１種を含有する水溶液を含浸し、次いで乾燥、焼成して調製することができる。アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の含有量は、希土類元素の酸化物に対して、通常０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜２０重量％である。
【００１７】
また本発明の触媒としてのチタンの酸化物は、水酸化チタン、チタン酸塩、四塩化チタン、テトラアルコキシチタン等のほか市販の酸化チタンを原料化合物として用いて公知の方法により調製することができる。触媒としてのチタンの酸化物は、更に希土類元素、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有するものが好ましく、これらは、例えば、上記希土類元素、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の化合物の少なくとも１種を含む水溶液を、酸化チタンに含浸した後、乾燥し、次いで空気気流中、２５０〜７００℃で焼成することにより容易に調製することができる。希土類元素、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の含有量は、酸化チタンに対して、通常０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜２０重量％である。
【００１８】
本発明においては、触媒の存在下に、ピリジンカルボン酸を、（芳香）脂肪族カルボン酸類と気相接触反応せしめるに当たって第二級アミン及び／又は第三級アミンを共存させることが重要である。
【００１９】
第二級アミンとしては、例えば、脂肪族第二級アミン、Ｎ−アルキルアラルキルアミン、ジアラルキルアミン等の芳香脂肪族第二級アミン、Ｎ−アルキルシクロアルキルアミン、ジシクロアルキルアミン等の脂環式第二級アミン、Ｎ−アルキルアリールアミン、Ｎ−アラルキルアリールアミン、Ｎ−シクロアルキルアリールアミン等の芳香族第二級アミン、複素環式第二級アミン等が挙げられる。第二級アミンの具体例としては、脂肪族第二級アミンとしては、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、Ｎ−エチル−１，２−ジメチルプロピルアミン、Ｎ−メチル−ｎ−ヘキシルアミン、ジ−ｎ−オクチルアミン、ジ−（２−エチルヘキシル）アミン等のジアルキルアミンが挙げられ、芳香脂肪族第二級アミンとしては、Ｎ−メチルベンジルアミン、Ｎ−エチルベンジルアミン、Ｎ−ｎ−プロピルベンジルアミン、Ｎ−イソプロピルベンジルアミン、Ｎ−ｎ−ブチルベンジルアミン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチルベンジルアミン、Ｎ−メチル−α−フェネチルアミン、Ｎ−エチル−α−フェネチルアミン、Ｎ−メチル−β−フェネチルアミン、Ｎ−エチル−β−フェネチルアミン、Ｎ−イソプロピル−β−フェネチルアミン等のＮ−アルキルアラルキルアミン、ジベンジルアミン等のジアラルキルアミンが挙げられ、脂環式第二級アミンとしては、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−エチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−イソプロピルシクロヘキシルアミン等のＮ−アルキルシクロアルキルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジシクロアルキルアミンが、芳香族第二級アミンとしては、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ−エチルアニリン、Ｎ−ｎ−プロピルアニリン、Ｎ−イソプロピルアニリン、Ｎ−ｎ−ブチルアニリン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチルアニリン、Ｎ−メチルトルイジン、Ｎ−エチルトルイジン、Ｎ−ｎ−プロピルトルイジン、Ｎ−イソプロピルトルイジン、Ｎ−ｎ−ブチルトルイジン、Ｎ−ｓｅｃ−ブチルトルイジン等のＮ−アルキルアリールアミンが、複素環式第二級アミンとしては、ピペリジン、２−メチルピペリジン、３−メチルピペリジン、４−メチルピペリジン、２，３−ジメチルピペリジン、２，４−ジメチルピペリジン、２，５−ジメチルピペリジン、２，６−ジメチルピペリジン、３，４−ジメチルピペリジン、３，５−ジメチルピペリジン、２，３，４−トリメチルピペリジン、２，３，５−トリメチルピペリジン、２，４，６−トリメチルピペリジン等のピペリジン類、ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、２−メチルピペラジン、３−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、２，３−ジメチルピペラジン、２，５−ジメチルピペラジン、２，６−ジメチルピペラジン等のピペラジン類、モルホリン、２−メチルモルホリン等のモルホリン類、ピロリジン、３−ピロリン、ピロール、インドリン及びインドール等が挙げられる。好ましい第二級アミンは、複素環式第二級アミンであり、より好ましくはピペリジン類である。
【００２０】
第三級アミンとしては、例えば、上記第二級アミンの窒素原子に結合する水素原子がアルキル基、アラルキル基、シクロアルキル基又はアリール基等に置換されたものや、ピリジン、２−ピコリン、３−ピコリン、４−ピコリン、２−エチルピリジン、３−エチルピリジン、４−エチルピリジン、２，３−ルチジン、２，４−ルチジン、２，５−ルチジン、２，６−ルチジン、３，４−ルチジン、３，５−ルチジン、２，３，４−コリジン、２，３，５−コリジン、２−エチル−５−メチルピリジン等のピリジン塩基類、キノリン、２−メチルキノリン、３−メチルキノリン等のキノリン類等の含窒素複素芳香族化合物、及び１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７等が挙げられる。好ましい第三級アミンは、含窒素複素芳香族化合物であり、より好ましくはピリジン塩基類である。
【００２１】
本発明の気相接触反応は、触媒を存在せしめた反応器中にピリジンカルボン酸、（芳香）脂肪族カルボン酸類並びに第二級アミン及び／又は第三級アミンを供給して行われる。反応は、固定床反応器又は流動床反応器を用いて実施することができる。
【００２２】
ピリジンカルボン酸と（芳香）脂肪族カルボン酸類の使用割合は、ピリジンカルボン酸１モルに対して、（芳香）脂肪族カルボン酸類を通常１モル以上、好ましくは１〜１００モル、より好ましくは２〜８０モル使用する。ピリジンカルボン酸と（芳香）脂肪族カルボン酸類との反応においては、ピリジンカルボン酸が有するカルボキシル基の１モルに対して（芳香）脂肪族カルボン酸類１モルが反応する。したがって、用いるピリジンカルボン酸と目的とするアシルピリジンに応じて（芳香）脂肪族カルボン酸類の使用量を上記範囲から適宜選択して反応を行う。
【００２３】
ピリジンカルボン酸がカルボキシル基を１個有するピリジンモノカルボン酸であるときには、アシルピリジンとしてアシル基を１個有するモノアシルピリジンが得られ、（芳香）脂肪族カルボン酸類を上記範囲の量で使用することによりモノアシルピリジンを好収率で得ることができる。このとき、（芳香）脂肪族カルボン酸類の使用量の増加に伴いモノアシルピリジンの収率が向上する傾向にあるが、多くなりすぎると（芳香）脂肪族カルボン酸類同士によるケトンの生成反応などの副反応が生じ、使用量に応じたモノアシルピリジンの収率向上が認められなくなる。
【００２４】
またピリジンカルボン酸がカルボキシル基を２個以上有するピリジンポリカルボン酸であるときは、当該ピリジンポリカルボン酸に対する（芳香）脂肪族カルボン酸類の使用量の増加に伴って、ピリジンポリカルボン酸が有する複数のカルボキシル基が次第に高次にアシル基に置換されていく。即ち、カルボキシル基を２個有するピリジンジカルボン酸を用いたときには、（芳香）脂肪族カルボン酸類の使用量が上記範囲内において、少量側ではピリジンジカルボン酸の２個のカルボキシル基が１個アシル基に置換されたモノアシルピリジンモノカルボン酸が主生成物として生成し、（芳香）脂肪族カルボン酸類の使用量が増加するにしたがってカルボキシル基が２個ともアシル基に置換されたジアシルピリジンの生成量が増加し、最終的にはジアシルピリジンが主生成物として得られる。したがって目的とするアシルピリジンが主生成物として生成するように、（芳香）脂肪族カルボン酸類の使用量を上記範囲内で適宜選択する。
【００２５】
第二級アミン及び／又は第三級アミンの使用量は、ピリジンカルボン酸１モルに対して通常３モル以上、好ましくは５〜２０モルである。第二級アミン及び／又は第三級アミンの使用量が、上記範囲よりも少ないとアシルピリジンの収率を向上せしめる効果が小さくなる。
【００２６】
本発明においては、反応の際にピリジンカルボン酸、（芳香）脂肪族カルボン酸類並びに第二級アミン及び／又は第三級アミンとともに、窒素、ヘリウム、水蒸気などの不活性ガスを希釈剤として使用してもよく、好ましい希釈剤は窒素である。希釈剤を使用するとき、その使用量はピリジンカルボン酸１モルに対して、通常０．１〜１００モル、好ましくは１〜４０モルである。
【００２７】
本発明の反応は、固定床反応器及び流動床反応器のいずれを用いても実施することができる。本発明の反応を固定床反応器を用いて実施する場合を例にとり説明すると、例えば、反応管に触媒を充填し、反応管の触媒充填部を、通常２１０〜５００℃、好ましくは３１０〜４３０℃に昇温する。そして当該反応管の触媒充填部にピリジンカルボン酸、（芳香）脂肪族カルボン酸類並びに第二級アミン及び／又は第三級アミンと所望により希釈剤からなる混合ガスを、空間速度（以下、ＳＶという。）通常５０〜１００００ｈｒ^-1、好ましくは３００〜２０００ｈｒ^-1にて供給して反応させればよい。反応は、常圧下、減圧下又は加圧下で実施することができる。また本発明の反応において、ピリジンカルボン酸及び（芳香）脂肪族カルボン酸類の合計の液空間速度（ＬＨＳＶ）は、通常０．０１〜５．０ｇ／（ｍｌ触媒・ｈｒ）、好ましくは０．１〜３．０ｇ／（ｍｌ触媒・ｈｒ）である。
【００２８】
反応終了後、反応器から流出する反応ガスをそのまま冷却及び／又は適当な溶媒に通じて、アシルピリジンを含む凝縮物及び／又は溶液を得る。得られた凝縮物及び／又は溶液から、濃縮、蒸留等の単位操作を組み合わせてアシルピリジンが単離できる。また、反応に使用した第二級アミン及び／又は第三級アミンは、本発明の反応中に分解等を生じることがないので、上記反応終了後の上記凝縮物及び／又は溶液から単離して回収し、反応に再使用することができる。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明を実施例のみに限定するものではない。
なお、以下の実施例における転化率、収率及び選択率は、以下の定義に従って計算した。
【００３０】
【数１】

【００３１】
【数２】

【００３２】
【数３】

【００３３】
実施例１
触媒調製
硝酸ランタン・六水和物３．６ｇを、イオン交換水８０ｇに溶解し、得られた溶液を、アルミナ粉末２０．０ｇに含浸させた後、１２０℃で８時間乾燥し、次いで空気気流中、５００℃で２時間焼成した。このようにして酸化ランタンをアルミナに担持した触媒（触媒中の酸化ランタンの含有量：６重量％）を得た。
３−アセチルピリジンの製造
上記で得た触媒の粒径を１．０〜１．７ｍｍ（１０〜１６メッシュ）に揃えて、その７．０ｍｌを内径１８ｍｍφのパイレックス製反応管に充填し、当該反応管の触媒充填部を３６０℃に昇温した。この触媒充填部にニコチン酸１モルに対してピペリジン８モルの割合の混合液を０．０７ｇ／分で、酢酸を０．３７ｇ／分（ニコチン酸１モルに対して６６モル）で、及び窒素を１９ｍｌ／分で供給しながら反応を行った。反応管から流出する反応生成ガスを２０分間、メタノール１００ｍｌ中に通じ、反応生成ガス中の可溶性成分をメタノールに溶解して捕集した。得られた溶液を液体クロマトグラフィーで分析した。その結果、ニコチン酸の転化率は９５．６％、３−アセチルピリジンの収率は５３．３％（選択率５５．７％）及びピリジンの収率は１４．５％（選択率１５．１％）であった。
【００３４】
実施例２
触媒調製
実施例１において硝酸ランタン・六水和物の使用量を７．３ｇに代えた以外は実施例１と同様にして酸化ランタンをアルミナに担持した触媒（触媒中の酸化ランタンの含有量：１２重量％）を得た。
３−アセチルピリジンの製造
実施例１において、実施例１の触媒に代えて上記で得た触媒を使用し、ニコチン酸とピペリジンの混合液に代えてニコチン酸１モルに対して４−ピコリン８モルの割合の混合液を０．０９ｇ／分で供給し、酢酸の供給速度を０．０７ｇ／分（ニコチン酸１モルに対して１２モル）に及び窒素の供給速度を３４ｍｌ／分に代えた以外は、実施例１と同様にして３−アセチルピリジンの製造を行った。その結果、ニコチン酸の転化率は１００％、３−アセチルピリジンの収率は７０．１％（選択率７０．１％）及びピリジンの収率は２１．４％（選択率２１．４％）であった。なお、４−ピコリンの回収率は９６．８％であった。
【００３５】
実施例３
触媒調製
６０％硝酸０．６ｇをイオン交換水３５ｇに溶解した溶液を酸化チタン２０．０ｇと混練し、１２０℃で１６時間乾燥した。得られた乾燥物に、水酸化ナトリウム０．２７ｇをイオン交換水３０ｇに溶解した溶液を含浸した後、１２０℃で１６時間乾燥し、次いで空気気流中、５００℃で１時間焼成した。このようにして酸化ナトリウム及び酸化チタンを含有する触媒（触媒中の酸化ナトリウムの含有量：２重量％）を得た。
３−アセチルピリジンの製造
実施例１において、ニコチン酸とピペリジンの混合液に代えてニコチン酸１モルに対して４−ピコリン８モルの割合の混合液を０．０８ｇ／分で供給し、酢酸の供給速度を０．３２ｇ／分（ニコチン酸１モルに対して５５モル）に代え、及び窒素の供給速度を２２ｍｌ／分に代えて反応を行った以外は実施例１と同様にして３−アセチルピリジンの製造を行った。その結果、ニコチン酸の転化率は９９．９％、３−アセチルピリジンの収率は８２．５％（選択率８２．６％）及びピリジンの収率は６．６％（選択率６．６％）であった。なお、４−ピコリンの回収率は１００％であった。
【００３６】
実施例４
触媒調製
硝酸プラセオジム・六水和物５．０ｇを、イオン交換水１６ｇに溶解し、得られた溶液を、球状アルミナ３０．０ｇに含浸させた後、１２０℃で８時間乾燥し、次いで空気気流中、４５０℃で３時間焼成した。このようにして酸化プラセオジムを粉末アルミナに担持した触媒（触媒中の酸化プラセオジムの含有量：６重量％）を得た。
３−アセチルピリジンの製造
実施例１において、実施例１の触媒に代えて上記で得た触媒を使用し、ニコチン酸とピペリジンの混合液に代えてニコチン酸１モルに対して４−ピコリン８モルの混合液を０．０９ｇ／分で供給し、酢酸の供給速度を０．０７ｇ／分（ニコチン酸１モルに対して１２モル）に、及び窒素の供給速度を３４ｍｌ／分に代えて反応を行った以外は、実施例１と同様にして３−アセチルピリジンの製造を行った。その結果、ニコチン酸の転化率は８８．５％、３−アセチルピリジンの収率は６３．５％（選択率７１．８％）及びピリジンの収率は９．０％（選択率１０．１％）であった。なお、４−ピコリンの回収率は９７．８％であった。
【００３７】
実施例５
触媒調製
実施例１における硝酸ランタン・六水和物に代えて硝酸イッテルビウム・六水和物５．７ｇに代えた以外は、実施例１と同様にして触媒調製を行い、酸化イッテルビウムをアルミナに担持した触媒（触媒中の酸化イッテルビウムの含有量：１２重量％）を得た。
３−アセチルピリジンの製造
実施例１において、実施例１の触媒に代えて上記で得た触媒を使用し、ニコチン酸とピペリジンの混合液に代えてニコチン酸１モルに対して４−ピコリン８モルの混合液を０．０９ｇ／分で供給し、酢酸の供給速度を０．０７ｇ／分（ニコチン酸１モルに対して１２モル）に、及び窒素の供給速度を３４ｍｌ／分に代えて反応を行った以外は、実施例１と同様にして３−アセチルピリジンの製造を行った。その結果、ニコチン酸の転化率は１００％、３−アセチルピリジンの収率は７０．９％（選択率７０．９％）及びピリジンの収率は１１．７％（選択率１１．７％）であった。なお、４−ピコリンの回収率は１００％であった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing acylpyridine, and more particularly to a method for producing acylpyridine by reacting a pyridinecarboxylic acid with an aliphatic or araliphatic carboxylic acid in a gas phase in the presence of a catalyst. Acylpyridine is a compound useful as a pharmaceutical raw material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for producing acylpyridine, a method in which a pyridinecarboxylic acid ester is reacted with an aliphatic carboxylic acid in the presence of a catalyst, for example, methyl nicotinate or ethyl nicotinate in the presence of a thorium oxide catalyst, acetic acid or butyric acid is used. And a method for producing 3-acetylpyridine or 3-butyrylpyridine by gas-phase contact reaction [J. Am. Chem. Soc. , 71, 2285 (1949)], a method for producing 3-acetylpyridine by reacting methyl nicotinate with acetic acid in a gas phase in the presence of a catalyst containing titanium oxide (JP-A-2-73031). Are known. Further, in order to produce 3-acetyl-4-methylpyridine, a method of reacting 4-methylpyridine-3-carboxylic acid with acetic acid in a gas phase in the presence of a thorium oxide catalyst has been studied. No 3-acetyl-4-methylpyridine is obtained [J. Am. Chem. Soc. , 66, 1456 (1944)].
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the production of acylpyridine by gas phase contact reaction, the target product is obtained when pyridinecarboxylic acid ester is used as a starting material, but the target product is not obtained when pyridinecarboxylic acid is used. Since pyridinecarboxylic acid ester is produced by esterification of pyridinecarboxylic acid, the production process can be simplified if acylpyridine can be produced using pyridinecarboxylic acid instead of pyridinecarboxylic acid ester. This is economically advantageous. However, there is no known method for producing acylpyridine using a pyridinecarboxylic acid as a starting material by a gas phase catalytic reaction between the pyridinecarboxylic acid and an aliphatic or araliphatic carboxylic acid.
Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of producing acylpyridine by subjecting pyridinecarboxylic acid to gas phase catalytic reaction with an aliphatic or araliphatic carboxylic acid in the presence of a catalyst.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has studied to solve the above problems. As a result, when a pyridine carboxylic acid is subjected to a gas phase catalytic reaction with an aliphatic or araliphatic carboxylic acid in the presence of a catalyst, it is surprising that a secondary amine and / or a tertiary amine coexist in the reaction system. Furthermore, the present inventors have found that acylpyridine is produced, and have completed the present invention.
[0005]
That is, the present invention relates to the presence of pyridinecarboxylic acid as an aliphatic or araliphatic carboxylic acid (hereinafter collectively referred to as (aromatic) aliphatic carboxylic acids), a catalyst, a secondary amine and / or a tertiary amine. The present invention relates to a method for producing acylpyridine, characterized by carrying out a gas phase catalytic reaction below.
According to the method of the present invention, acylpyridine can be produced from pyridinecarboxylic acid and (aromatic) aliphatic carboxylic acids. Moreover, according to the method of the present invention, acylpyridine can be produced in good yield from pyridinecarboxylic acid and (aromatic) aliphatic carboxylic acids.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As the pyridinecarboxylic acid used in the present invention, the general formula (1):
[0007]
[Chemical 1]

(Wherein, R represents an alkyl group, k is an integer of 1 to 5 and m is an integer of 0 to 4, and k + m is 1 to 5). In the general formula (1), R represents an alkyl group, and R and a carboxyl group are groups bonded to the carbon atom of the pyridine nucleus. Examples of the alkyl group represented by R include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, Examples thereof include linear or branched alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as neopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, neohexyl group, etc., preferably linear or branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. It is a group. Moreover, in general formula (1), k is an integer of 1-5, m is an integer of 0-4, and k + m is 1-5. When m is 2 or more, the plurality of Rs may be the same alkyl group or different alkyl groups. Preferable pyridinecarboxylic acids are those in which R is a methyl group or ethyl group, k is 1 or 2, and m is 0, 1 or 2 in the general formula (1), for example, picolinic acid, nicotinic acid, isonicotinic acid 3-methyl-2-pyridinecarboxylic acid, 4-methyl-2-pyridinecarboxylic acid, 5-methyl-2-pyridinecarboxylic acid, 6-methyl-2-pyridinecarboxylic acid, 5-methyl-3-pyridinecarboxylic acid 2-methyl-4-pyridinecarboxylic acid, 3-methyl-4-pyridinecarboxylic acid, 3-ethyl-2-pyridinecarboxylic acid, 5-ethyl-2-pyridinecarboxylic acid, 6-ethyl-2-pyridinecarboxylic acid 5-ethyl-3-pyridinecarboxylic acid, 2-ethyl-4-pyridinecarboxylic acid, 3-ethyl-4-pyridinecarboxylic acid, 3,5-dimethyl-2-pyridinecarboxylic acid Boronic acid, pyridine monocarboxylic acid such as 4,6-dimethyl-2-pyridinecarboxylic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridine Examples thereof include pyridinedicarboxylic acid such as dicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid, 5-methyl-2,3-pyridinedicarboxylic acid, and 5-ethyl-2,3-pyridinedicarboxylic acid. A particularly preferred pyridine carboxylic acid is pyridine monocarboxylic acid.
[0008]
The (aromatic) aliphatic carboxylic acids used in the present invention mean aliphatic carboxylic acids, araliphatic carboxylic acids and ester derivatives thereof. As the (aromatic) aliphatic carboxylic acids, the general formula (2):
[0009]
[Chemical formula 2]

(Wherein R¹, R²And R^ThreeAre the same or different from each other and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group or an aryl group. (Aromatic) aliphatic carboxylic acids represented by R in the general formula (2)¹, R²And R^ThreeAre the same or different from each other and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group or an aryl group. Examples of the alkyl group include those similar to the alkyl group represented by R. Examples of the aralkyl group include an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group bonded to the benzene ring, an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group, and chlorine. Examples include a benzyl group, an α-phenethyl group, a β-phenethyl group and the like which may have one or more groups selected from halogen atoms such as atoms, and an aryl group is a methyl group bonded to an aromatic ring And a phenyl group and a naphthyl group, which may have one or more groups selected from an alkyl group such as an ethyl group, an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group, and a halogen atom such as a chlorine atom. Preferred (aromatic) aliphatic carboxylic acids are (aromatic) aliphatic carboxylic acids represented by the above general formula (2), wherein R in the formula¹, R²And R^ThreeAre aliphatic carboxylic acids and alkyl esters of aliphatic carboxylic acids each of which is a hydrogen atom or an alkyl group, for example, aliphatic carboxylic acids having 1 to 6 carbon atoms such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid and caproic acid And methyl esters, ethyl esters, n-propyl esters, isopropyl esters, n-butyl esters and isobutyl esters of aliphatic carboxylic acids. Particularly preferred is an aliphatic carboxylic acid having 1 to 6 carbon atoms.
[0010]
Acylpyridine is produced by reacting pyridinecarboxylic acid with a (aromatic) aliphatic carboxylic acid in a gas phase contact reaction. According to the method of the present invention, when the pyridinecarboxylic acid is a pyridinecarboxylic acid represented by the general formula (1) and the (aromatic) aliphatic carboxylic acid is a carboxylic acid represented by the general formula (2), pyridine At least one carboxyl group of the carboxylic acid has the formula:
[0011]
[Chemical 3]

(Wherein R¹And R²Is the same as above. Substituted with an acyl group represented by
General formula (3):
[0012]
[Formula 4]

(Where R, R¹, R², K, and m are the same as described above, and n is an integer of 1 to 5 and does not become larger than k. ) Is produced. For example, when a pyridine monocarboxylic acid having one carboxyl group [that is, a compound having k of 1 in the general formula (1)] is used, a monoacylpyridine having one acyl group [that is, in the general formula (3) Compound in which k and n are 1] is formed. Further, when a pyridine polycarboxylic acid having two or more carboxyl groups [that is, a compound having k of 2 or more in the general formula (1)] is used, a part and / or all of the carboxyl groups of the pyridine polycarboxylic acid are used. When a compound in which is substituted with an acyl group, for example, a pyridinedicarboxylic acid having two carboxyl groups [that is, a compound in which k in general formula (1) is 2], 1 of the carboxyl groups possessed by the pyridinedicarboxylic acid is used. Monoacylpyridine monocarboxylic acid in which only one is substituted with an acyl group [that is, a compound in which k in general formula (1) is 2 and n is 1] and / or carboxyl group 2 of the pyridinedicarboxylic acid A diacylpyridine in which all of them are substituted with an acyl group [that is, a compound in which k and n in formula (1) are 2] is formed.
[0013]
In the gas phase contact reaction of the present invention, a known catalyst for producing ketones by reacting two molecules of carboxylic acid and / or carboxylic acid ester can be used, for example, JP-A-2-73031. No. 63-255242, No. 63-132854, No. 60-25541, No. 59-216632, No. 58-146528, US Pat. Catalysts described in US Pat. No. 4,745,228, US Pat. No. 4,757,0021, US Pat. No. 4,528,400, West German Patent Publication No. 2758113, West German Patent Publication No. 21111722 and the like can be mentioned. Specific examples include oxides containing at least one element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, rare earth elements, titanium, zirconium, gallium, indium, thorium, and uranium. Preferred catalysts are the group consisting of rare earth elements such as yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium and ytterbium, alkali metals such as lithium, sodium, potassium and cesium, alkaline earth metals such as magnesium, calcium and barium, and titanium. It is an oxide containing at least one element selected from the above. A particularly preferred catalyst contains an oxide of at least one element selected from the group consisting of rare earth elements and titanium, and further contains an oxide of at least one element selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. The catalyst may be contained. These catalysts may be prepared by the above-described conventional methods, and for example, can be prepared by a coprecipitation method, an impregnation method, a kneading method, or the like.
[0014]
In the present invention, the oxide can be used as it is, or the oxide can be supported on a support. Examples of the carrier include at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titania and zirconia. Further, the catalyst is formed into a desired shape such as powder, columnar, cylindrical, spherical, granular, etc., and used in the gas phase catalytic reaction of the present invention. When using a carrier, the carrier may be formed into the desired shape in advance and a catalyst may be prepared by an impregnation method using the shaped carrier to obtain a shaped catalyst.
[0015]
The catalyst of the present invention contains an oxide of at least one element selected from the group consisting of the rare earth elements and titanium, and further oxidizes at least one element selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals The catalyst which may contain a product will be described in more detail as an example.
[0016]
For example, a rare earth element oxide is prepared by using a rare earth element nitrate, sulfate, carbonate, acetate, chloride, oxide and / or hydroxide as a raw material compound. Can be prepared. Among the rare earth element oxides as the catalyst, a catalyst in which a rare earth element oxide prepared by an impregnation method is supported on a carrier is preferable. The catalyst supported on the carrier is, for example, after impregnating a carrier such as silica or alumina with a solution in which the rare earth element compound is dissolved or colloidally dispersed in a suitable solvent such as water and / or alcohol. , Dried, and then fired at 250 to 700 ° C. in an air stream. In the catalyst in which the rare earth element oxide is supported on the carrier, the amount of the rare earth element oxide supported is not particularly limited, but is usually 0.01 to 40% by weight, preferably 0.03 to 30% by weight based on the carrier. %. If titania (titanium oxide) is used as the carrier, an oxide containing at least one rare earth element and titanium can be obtained. Further, the catalyst in which the rare earth element oxide further contains an oxide of at least one element selected from alkali metals and alkaline earth metals is, for example, a dried product before firing in the preparation of the rare earth element oxide or The fired product after firing is impregnated with an aqueous solution containing at least one selected from alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, nitrates, sulfates, carbonates and chlorides, and then dried and fired. Can be prepared. The content of the oxide of at least one element selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals is usually 0.01 to 30% by weight, preferably 0.1 to 30% by weight with respect to the rare earth element oxide. 20% by weight.
[0017]
The titanium oxide as the catalyst of the present invention can be prepared by a known method using titanium hydroxide, titanate, titanium tetrachloride, tetraalkoxytitanium, etc., as well as commercially available titanium oxide as a raw material compound. . The oxide of titanium as the catalyst preferably further contains an oxide of at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, alkali metals, and alkaline earth metals. It can be easily prepared by impregnating titanium oxide with an aqueous solution containing at least one of an alkali metal and alkaline earth metal compound, drying, and then firing at 250 to 700 ° C. in an air stream. The content of the oxide of at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, alkali metals and alkaline earth metals is usually 0.01 to 30% by weight, preferably 0.1 to 0.1% by weight with respect to titanium oxide. 20% by weight.
[0018]
In the present invention, it is important that a secondary amine and / or a tertiary amine coexist in the gas phase catalytic reaction of pyridinecarboxylic acid with (aromatic) aliphatic carboxylic acids in the presence of a catalyst.
[0019]
Examples of the secondary amine include aliphatic secondary amines, N-alkylaralkylamines, araliphatic secondary amines such as diaralkylamine, N-alkylcycloalkylamines, and alicyclic rings such as dicycloalkylamines. Aromatic secondary amines such as formula secondary amines, N-alkylarylamines, N-aralkylarylamines, N-cycloalkylarylamines, and heterocyclic secondary amines. Specific examples of the secondary amine include aliphatic secondary amines such as di-n-propylamine, diisopropylamine, di-n-butylamine, di-sec-butylamine, N-ethyl-1,2-dimethyl. Examples include dialkylamines such as propylamine, N-methyl-n-hexylamine, di-n-octylamine, di- (2-ethylhexyl) amine, and the aromatic aliphatic secondary amine includes N-methylbenzylamine. N-ethylbenzylamine, Nn-propylbenzylamine, N-isopropylbenzylamine, Nn-butylbenzylamine, N-sec-butylbenzylamine, N-methyl-α-phenethylamine, N-ethyl-α -Phenethylamine, N-methyl-β-phenethylamine, N-ethyl-β-phenethylamine, N- Examples include N-alkylaralkylamines such as sopropyl-β-phenethylamine, and diaralkylamines such as dibenzylamine. Examples of alicyclic secondary amines include N-methylcyclohexylamine, N-ethylcyclohexylamine, and N-isopropyl. N-alkyl cycloalkylamines such as cyclohexylamine, dicycloalkylamines such as dicyclohexylamine, and aromatic secondary amines include N-methylaniline, N-ethylaniline, Nn-propylaniline, N-isopropyl. Aniline, Nn-butylaniline, N-sec-butylaniline, N-methyltoluidine, N-ethyltoluidine, Nn-propyltoluidine, N-isopropyltoluidine, Nn-butyltoluidine, N-sec-butyl N such as Toluidine Alkylarylamines include heterocyclic secondary amines such as piperidine, 2-methylpiperidine, 3-methylpiperidine, 4-methylpiperidine, 2,3-dimethylpiperidine, 2,4-dimethylpiperidine, 2,5- Dimethylpiperidine, 2,6-dimethylpiperidine, 3,4-dimethylpiperidine, 3,5-dimethylpiperidine, 2,3,4-trimethylpiperidine, 2,3,5-trimethylpiperidine, 2,4,6-trimethylpiperidine Piperazines such as piperazine, N-methylpiperazine, 2-methylpiperazine, 3-methylpiperazine, N-ethylpiperazine, 2,3-dimethylpiperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 2,6-dimethylpiperazine , Morpholine such as morpholine, 2-methylmorpholine S, pyrrolidine, 3-pyrroline, pyrrole, and indoline and indole and the like. Preferred secondary amines are heterocyclic secondary amines, more preferably piperidines.
[0020]
Examples of the tertiary amine include those in which the hydrogen atom bonded to the nitrogen atom of the secondary amine is substituted with an alkyl group, an aralkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or the like, pyridine, 2-picoline, 3 -Picoline, 4-picoline, 2-ethylpyridine, 3-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2,3-lutidine, 2,4-lutidine, 2,5-lutidine, 2,6-lutidine, 3,4- Pyridine bases such as lutidine, 3,5-lutidine, 2,3,4-collidine, 2,3,5-collidine, 2-ethyl-5-methylpyridine, quinoline, 2-methylquinoline, 3-methylquinoline, etc. Nitrogen-containing heteroaromatic compounds such as quinolines, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonene-5, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7, etc. It is. Preferred tertiary amines are nitrogen-containing heteroaromatic compounds, more preferably pyridine bases.
[0021]
The gas phase catalytic reaction of the present invention is carried out by supplying pyridinecarboxylic acid, (aromatic) aliphatic carboxylic acid, secondary amine and / or tertiary amine in a reactor in which a catalyst is present. The reaction can be carried out using a fixed bed reactor or a fluidized bed reactor.
[0022]
The proportion of pyridinecarboxylic acid and (aromatic) aliphatic carboxylic acid used is usually 1 mol or more, preferably 1 to 100 mol, more preferably 2 to 1 mol of (aromatic) aliphatic carboxylic acid with respect to 1 mol of pyridinecarboxylic acid. Use 80 moles. In the reaction of pyridinecarboxylic acid and (aromatic) aliphatic carboxylic acid, 1 mol of (aromatic) aliphatic carboxylic acid reacts with respect to 1 mol of the carboxyl group of pyridinecarboxylic acid. Therefore, the reaction is carried out by appropriately selecting the amount of the (aromatic) aliphatic carboxylic acid from the above range depending on the pyridinecarboxylic acid used and the target acylpyridine.
[0023]
When pyridinecarboxylic acid is pyridine monocarboxylic acid having one carboxyl group, monoacylpyridine having one acyl group is obtained as acylpyridine, and (aromatic) aliphatic carboxylic acids are used in an amount within the above range. Can give monoacylpyridine in good yield. At this time, the yield of monoacylpyridine tends to improve with an increase in the amount of (aromatic) aliphatic carboxylic acids used. A side reaction occurs, and no improvement in the yield of monoacylpyridine according to the amount used is observed.
[0024]
In addition, when the pyridinecarboxylic acid is a pyridinepolycarboxylic acid having two or more carboxyl groups, a plurality of pyridinepolycarboxylic acids possessed by the increase in the amount of (aromatic) aliphatic carboxylic acids used relative to the pyridinepolycarboxylic acid. The carboxyl groups in the above are gradually replaced with higher-order acyl groups. That is, when pyridinedicarboxylic acid having two carboxyl groups is used, the amount of (aromatic) aliphatic carboxylic acids is within the above range, and on the small amount side, two carboxyl groups of pyridinedicarboxylic acid become one acyl group. Substituted monoacylpyridine monocarboxylic acid is produced as the main product, and as the amount of (aromatic) aliphatic carboxylic acid used increases, the amount of diacylpyridine in which both carboxyl groups are substituted with acyl groups is increased. And finally, diacylpyridine is obtained as the main product. Accordingly, the amount of the (aromatic) aliphatic carboxylic acid used is appropriately selected within the above range so that the target acylpyridine is produced as the main product.
[0025]
The usage-amount of a secondary amine and / or a tertiary amine is 3 mol or more normally with respect to 1 mol of pyridinecarboxylic acid, Preferably it is 5-20 mol. If the amount of secondary amine and / or tertiary amine used is less than the above range, the effect of improving the yield of acylpyridine is reduced.
[0026]
In the present invention, an inert gas such as nitrogen, helium, or water vapor is used as a diluent together with pyridinecarboxylic acid, (aromatic) aliphatic carboxylic acid and secondary amine and / or tertiary amine in the reaction. A preferred diluent is nitrogen. When a diluent is used, the amount used is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 40 mol, relative to 1 mol of pyridinecarboxylic acid.
[0027]
The reaction of the present invention can be carried out using either a fixed bed reactor or a fluidized bed reactor. The case of carrying out the reaction of the present invention using a fixed bed reactor will be described as an example. For example, the reaction tube is filled with a catalyst, and the catalyst filling portion of the reaction tube is usually 210 to 500 ° C., preferably 310 to 430. The temperature is raised to ° C. A mixed gas composed of pyridine carboxylic acid, (aromatic) aliphatic carboxylic acid, secondary amine and / or tertiary amine and optionally a diluent in the catalyst filling portion of the reaction tube is referred to as space velocity (hereinafter referred to as SV). .) Usually 50-10000 hr^-1, Preferably 300-2000 hr^-1The reaction may be performed at The reaction can be carried out under normal pressure, reduced pressure or increased pressure. In the reaction of the present invention, the total liquid space velocity (LHSV) of pyridine carboxylic acid and (aromatic) aliphatic carboxylic acid is usually 0.01 to 5.0 g / (ml catalyst · hr), preferably 0.1. ˜3.0 g / (ml catalyst · hr).
[0028]
After completion of the reaction, the reaction gas flowing out from the reactor is cooled and / or passed through an appropriate solvent to obtain a condensate and / or solution containing acylpyridine. Acylpyridine can be isolated from the resulting condensate and / or solution by combining unit operations such as concentration and distillation. Moreover, since the secondary amine and / or tertiary amine used in the reaction does not cause decomposition during the reaction of the present invention, it is isolated from the condensate and / or solution after the completion of the reaction. It can be recovered and reused in the reaction.
[0029]
【Example】
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the examples.
The conversion, yield and selectivity in the following examples were calculated according to the following definitions.
[0030]
[Expression 1]

[0031]
[Expression 2]

[0032]
[Equation 3]

[0033]
Example 1
Catalyst preparation
After dissolving 3.6 g of lanthanum nitrate hexahydrate in 80 g of ion-exchanged water, the resulting solution was impregnated with 20.0 g of alumina powder, dried at 120 ° C. for 8 hours, and then in an air stream. Firing was performed at 500 ° C. for 2 hours. In this way, a catalyst in which lanthanum oxide was supported on alumina (content of lanthanum oxide in the catalyst: 6% by weight) was obtained.
Production of 3-acetylpyridine
The particle size of the catalyst obtained above was adjusted to 1.0 to 1.7 mm (10 to 16 mesh), and 7.0 ml thereof was filled into a Pyrex reaction tube having an inner diameter of 18 mmφ. The temperature was raised to 360 ° C. In this catalyst packed part, a mixed solution of 8 mol of piperidine with respect to 1 mol of nicotinic acid was 0.07 g / min, acetic acid was 0.37 g / min (66 mol with respect to 1 mol of nicotinic acid), and nitrogen. Was carried out while feeding at a rate of 19 ml / min. The reaction product gas flowing out from the reaction tube was passed through 100 ml of methanol for 20 minutes, and the soluble components in the reaction product gas were dissolved in methanol and collected. The resulting solution was analyzed by liquid chromatography. As a result, the conversion of nicotinic acid was 95.6%, the yield of 3-acetylpyridine was 53.3% (selectivity 55.7%), and the yield of pyridine was 14.5% (selectivity 15.1). %)Met.
[0034]
Example 2
Catalyst preparation
A catalyst in which lanthanum oxide was supported on alumina in the same manner as in Example 1 except that the amount of lanthanum nitrate hexahydrate used in Example 1 was changed to 7.3 g (content of lanthanum oxide in the catalyst: 12 weight) %).
Production of 3-acetylpyridine
In Example 1, the catalyst obtained above was used in place of the catalyst of Example 1, and instead of the mixed liquid of nicotinic acid and piperidine, a mixed liquid having a ratio of 8 moles of 4-picoline to 1 mole of nicotinic acid was used. Example 1 except that the feed rate was 0.09 g / min, the acetic acid feed rate was changed to 0.07 g / min (12 moles per mole of nicotinic acid) and the nitrogen feed rate was changed to 34 ml / min. In the same manner, 3-acetylpyridine was produced. As a result, the conversion rate of nicotinic acid was 100%, the yield of 3-acetylpyridine was 70.1% (selectivity 70.1%), and the yield of pyridine was 21.4% (selectivity 21.4%). Met. The 4-picoline recovery rate was 96.8%.
[0035]
Example 3
Catalyst preparation
A solution obtained by dissolving 0.6 g of 60% nitric acid in 35 g of ion-exchanged water was kneaded with 20.0 g of titanium oxide and dried at 120 ° C. for 16 hours. The obtained dried product was impregnated with a solution obtained by dissolving 0.27 g of sodium hydroxide in 30 g of ion-exchanged water, dried at 120 ° C. for 16 hours, and then baked in an air stream at 500 ° C. for 1 hour. In this way, a catalyst containing sodium oxide and titanium oxide (content of sodium oxide in the catalyst: 2% by weight) was obtained.
Production of 3-acetylpyridine
In Example 1, instead of the mixed solution of nicotinic acid and piperidine, a mixed solution at a ratio of 8 mol of 4-picoline to 1 mol of nicotinic acid was supplied at 0.08 g / min, and the supply rate of acetic acid was 0.32 g. The production of 3-acetylpyridine was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reaction was carried out in place of 25 minutes / minute (55 moles relative to 1 mole of nicotinic acid) and the nitrogen supply rate was changed to 22 ml / minute. . As a result, the conversion of nicotinic acid was 99.9%, the yield of 3-acetylpyridine was 82.5% (selectivity 82.6%), and the yield of pyridine was 6.6% (selectivity 6.6). %)Met. The 4-picoline recovery was 100%.
[0036]
Example 4
Catalyst preparation
5.0 g of praseodymium nitrate hexahydrate was dissolved in 16 g of ion-exchanged water, and the resulting solution was impregnated with 30.0 g of spherical alumina, dried at 120 ° C. for 8 hours, and then in an air stream. Baked at 450 ° C. for 3 hours. In this way, a catalyst in which praseodymium oxide was supported on powdered alumina (content of praseodymium oxide in the catalyst: 6% by weight) was obtained.
Production of 3-acetylpyridine
In Example 1, the catalyst obtained above was used in place of the catalyst of Example 1, and instead of the mixed solution of nicotinic acid and piperidine, a mixed solution of 8 mol of 4-picoline was added to 0.1 mol of nicotinic acid. The reaction was carried out except that the reaction was carried out at a rate of 09 g / min, the acetic acid supply rate was changed to 0.07 g / min (12 mol per 1 mol of nicotinic acid), and the nitrogen supply rate was changed to 34 ml / min. In the same manner as in Example 1, 3-acetylpyridine was produced. As a result, the conversion of nicotinic acid was 88.5%, the yield of 3-acetylpyridine was 63.5% (selectivity 71.8%), and the yield of pyridine was 9.0% (selectivity 10.1). %)Met. The 4-picoline recovery rate was 97.8%.
[0037]
Example 5
Catalyst preparation
The catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5.7 g of ytterbium nitrate hexahydrate was used instead of lanthanum nitrate hexahydrate in Example 1, and a catalyst in which ytterbium oxide was supported on alumina was prepared. (Content of ytterbium oxide in the catalyst: 12% by weight) was obtained.
Production of 3-acetylpyridine
In Example 1, the catalyst obtained above was used in place of the catalyst of Example 1, and instead of the mixed solution of nicotinic acid and piperidine, a mixed solution of 8 mol of 4-picoline was added to 0.1 mol of nicotinic acid. The reaction was carried out except that the reaction was carried out at a rate of 09 g / min, the acetic acid supply rate was changed to 0.07 g / min (12 mol per 1 mol of nicotinic acid), and the nitrogen supply rate was changed to 34 ml / min. In the same manner as in Example 1, 3-acetylpyridine was produced. As a result, the conversion of nicotinic acid was 100%, the yield of 3-acetylpyridine was 70.9% (selectivity 70.9%), and the yield of pyridine was 11.7% (selectivity 11.7%). Met. The 4-picoline recovery was 100%.

Claims

ピリジンカルボン酸を脂肪族又は芳香脂肪族カルボン酸類と、触媒並びに第二級アミン及び／又は第三級アミンの存在下に気相接触反応せしめることを特徴とするアシルピリジンの製造方法。A method for producing an acylpyridine, which comprises reacting pyridinecarboxylic acid with an aliphatic or araliphatic carboxylic acid in the gas phase in the presence of a catalyst and a secondary amine and / or tertiary amine.