JPH0971567A - 2−シアノ−3−メチルピリジンの製造法 - Google Patents

2−シアノ−3−メチルピリジンの製造法

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JPH0971567A
JPH0971567A JP7250130A JP25013095A JPH0971567A JP H0971567 A JPH0971567 A JP H0971567A JP 7250130 A JP7250130 A JP 7250130A JP 25013095 A JP25013095 A JP 25013095A JP H0971567 A JPH0971567 A JP H0971567A
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JP
Japan
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catalyst
cyano
methylpyridine
dimethylpyridine
ammonia
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JP7250130A
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Inventor
Hiroshi Uchiumi
洋 内海
Akimitsu Morii
昭光 森井
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Nitto Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Nitto Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 医農薬、その他の原料として有用な化合物で
ある2−シアノ−3−メチルピリジンを高収率で製造す
る方法を提供することにある。 【解決手段】 2,3−ジメチルピリジン、アンモニア
および酸素を、触媒として鉄・アンチモン・バナジウム
・クロム含有酸化物組成物の存在下、気相で反応させる
ことを特徴とする2−シアノ−3−メチルピリジンの製
造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2−シアノ−3−
メチルピリジンの製造法に関し、詳しくは2,3−ジメ
チルピリジンを気相で接触アンモ酸化して2−シアノ−
3−メチルピリジンを製造する方法に関するものであ
る。2−シアノ−3−メチルピリジンは医農薬、とくに
抗ヒスタミン剤の原料などに用いられる有用な化合物で
ある。
【0002】
【従来技術】2,3−ジメチルピリジンのアンモ酸化に
よる2−シアノ−3−メチルピリジンの製造に使用され
る触媒としては種々の触媒が提案されている。例えば、
Collect.Czeh.Chem.Commun.
28,55,57(1963)には五酸化バナジウム・
アルミナ触媒を用いる方法(収率35%)、Khim.
Farm.Zh.1969,3(12)42−3には五
酸化バナジウムおよび三酸化モリブデンを含む触媒を用
いる方法(収率8.2%)、Chem.Pharm.B
ull.1974,22(10)2402−6には三酸
化クロム・アルミナ触媒を用いる方法(収率18%)な
どがある。また、アルキル置換芳香族化合物を原料とし
て対応するニトリル類を合成するアンモ酸化触媒とし
て、アンチモンおよびスズを含む触媒(特開昭63−1
0753号公報)、バナジウム、アンチモンおよびリン
を含む触媒(特開昭63−72675号公報)、バナジ
ウムおよびリンを含む触媒(特開昭63−152360
号公報)などが知られている。しかし、これらの方法
は、生成する2−シアノ−3−メチルピリジンの収率が
低いこと、供給ガス中のアルキル置換芳香族化合物に対
するアンモニアのモル比が高いこと、あるいは反応系に
水蒸気を共存せしめること、など工業的実施するために
は、解決しなければならない問題点を有していた。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】本発明の目的は、
これら従来技術における問題点を改善すべくなされたも
ので、工業的に有利に実施できる2−シアノ−3−メチ
ルピリジンの製造法を提供することにあり、具体的には
活性、選択性ともに良好であり、且つ経時的に安定であ
る触媒を用いて2,3−ジメチルピリジンの気相接触ア
ンモ酸化により2−シアノ−3−メチルピリジンを高収
率で且つ長時間安定して製造し得る方法を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意検討した結果、特定のFe・S
b・V・Cr含有酸化物組成物が2,3−ジメチルピリ
ジンのアンモ酸化により2−シアノ−3−メチルピリジ
ンを製造する反応に対して優れた触媒作用を示すことを
見いだした。本発明はこのような知見に基づいてなされ
たものである。
【0005】すなわち、本発明は、2,3−ジメチルピ
リジンを下記の実験式(1)で表される酸化物組成物の
存在下に気相でアンモニアおよび酸素と反応させること
を特徴とする2−シアノ−3−メチルピリジンの製造法
に関する。 Fe10Sba Vb CrcXdYeOf (1) (式中、XはLi、Na、K、Rb、Cs、La、M
g、Ca、SrおよびBaからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素、YはCe、Ti、Zr、Nb、T
a、Mo、W、Mn、Re、Co、Ni、Cu、Ag、
Zn、B、Al、Ge、Sn、Pb、P、BiおよびT
eからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を示
し、添字a,b,c,d,e,fは各元素の原子比率を
表し、Fe=10のとき、a=7〜50,b=1〜1
5,c=0.1〜15,d=0〜3,e=0〜5であ
り、fは上記各成分が結合して生成する酸化物に対応す
る数を示す。)
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明の2,3−ジメチルピリジン、アンモニア及
び酸素の気相反応において重要な点は使用する触媒にあ
る。触媒としては前記の実験式(1)で表される酸化物
組成物が用いられる。これにより2−シアノ−3−メチ
ルピリジンを効果的に製造することができる。前記の酸
化物組成物において、X成分は2−シアノ−3−メチル
ピリジンの選択性且つ経時的安定性に、Y成分は反応速
度、触媒物性にそれぞれ有効に寄与する。また、好まし
い各成分の原子比率は、Fe=10のとき、a=10〜
30,b=2〜10,c=0.3〜12,d=0〜3,
e=0〜5である。
【0007】本発明の触媒を構成するFe、Sb、V、
Cr、X、Y、Oの各成分が、構成触媒中でどのような
複合酸化物となって活性、選択性への効果発現に寄与し
ているかは明らかではない。しかし、前記触媒の成分や
成分の原子比率が前記実験式の範囲から外れると目的の
2−シアノ−3−メチルピリジンが高い生成収率で得ら
れなかったり、生成収率が経時的に低下したり、あるい
は触媒の物性が悪くなることがある。したがって、本触
媒では、触媒中の各成分が効果的にその作用を発揮する
ために、相互に、密接に関連して構成されているものと
推定される。特に好ましい触媒組成物は、次の実験式
(2)で表されるものである。 Fe10Sba Vb CrcXdYeOf (2) (式中、XはLi、Na、K、Cs、LaおよびMgか
らなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、YはC
e、Mo、W、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、B、A
l、PおよびBiからなる群より選ばれた少なくとも一
種の元素を示し、添字a,b,c,d,e,fは各元素
の原子比率を表し、Fe=10のとき、a=10〜3
0,b=2〜10,c=0.3〜12,d=0〜3,e
=0〜5であり、fは上記各成分が結合して生成する酸
化物に対応する数を示す。)
【0008】触媒調製法としては、この種の技術分野で
知られている混合法、沈澱法、含浸法など任意の方法が
用いられる。 触媒原料 触媒を構成している各成分の出発原料としては、それぞ
れの成分の金属、酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩な
ど多くの種類のものの中から選ぶことができる。また、
化学処理、焼成処理などを施すことにより酸化物となり
得るようなものも使用できる。鉄成分の原料としては、
例えば金属鉄、酸化第一鉄、酸化第二鉄、四三酸化鉄や
硝酸鉄、塩化鉄、酢酸鉄や蓚酸鉄のような有機酸鉄など
が用いられる。アンチモン成分の原料としては、例えば
三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、金属アンチモン
の硝酸酸化物、アンチモンの鉱酸、有機酸塩などが用い
られる。バナジウム成分の原料としては、例えば五酸化
バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、蓚酸バナジ
ル、ハロゲン化バナジウム類などが用いられる。クロム
成分の原料としては、硝酸クロム、蓚酸クロム、重クロ
ム酸アンモニウム、クロム酸化物、無水クロム酸などが
用いられる。その他のX成分およびY成分の原料として
は、それぞれの元素の酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸
塩などが用いられる。
【0009】触媒調製 これらの触媒原料を所望の組成比になるように混合、共
沈ないし含浸し、乾燥ついで焼成することにより触媒を
調製することができる。例えば、固定層用触媒を製造す
る場合には、各成分より調製したスラリーを乾固し、捏
和し、円柱状または球状に成型し、これを200℃〜9
00℃、好ましくは400℃〜850℃の範囲で、0.
5時間〜50時間焼成することによって製造することが
できる。また、流動層触媒を製造する場合には、各成分
より調製したスラリーを適当な手段で噴霧乾燥して微粒
状に成型し、それを前記のような温度で焼成することに
よって製造することができる。特に、結晶性鉄アンチモ
ネートとバナジウムを成分として含む水性スラリーを調
製し、ついでこのスラリーを乾燥焼成する方法が好まし
い(特開平4−126548号公報参照)。
【0010】触媒は担体なしでも使用できるが、シリ
カ、アルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニア、チタ
ニア、ジルコニアなどの各種担体に担持してもよい。そ
の場合には触媒全体の5〜95wt%の担体を用いるの
がよい。
【0011】反応原料 本発明の原料である2,3−ジメチルピリジンは、純粋
なもののみならず、若干の不純物を含んだものでも差し
支えない。アンモニアは工業用のものを用いることがで
きる。酸素源としては、通常、空気が好んで用いられる
が、これを窒素、水蒸気、炭酸ガスなどで希釈して用い
ても、あるいは酸素で富化して用いてもよい。
【0012】反応方法 反応は、上記のようにして製造した触媒を充填した反応
器へ、2,3−ジメチルピリジン、アンモニア、酸素を
供給することによって行う。反応方法としては固定層反
応あるいは流動層反応いずれでもよい。反応温度を厳密
に制御する観点から流動層反応で行うのが好ましい。
【0013】反応器に供給するガス中の2,3−ジメチ
ルピリジンの濃度は0.3〜10vol%、好ましくは
0.5〜7vol%の範囲である。アンモニア/2,3
−ジメチルピリジンのモル比は0.7〜15、好ましく
は1.0〜10の範囲である。また、酸素/2,3−ジ
メチルピリジンのモル比は2〜10の範囲であり、好ま
しくは2.5〜7の範囲である。
【0014】反応温度は250〜500℃の範囲、好ま
しくは300〜460℃の範囲である。反応圧力は常
圧、加圧、減圧いずれでもよいが、常圧付近から2kg
/cm2 の範囲が適当である。接触時間は反応温度およ
び反応圧力におけるガス容積を基準として0.1〜20
秒、好ましくは0.5〜10秒の範囲である。
【0015】
【実施例】以下、実施例によって本発明の実施態様およ
び効果を具体的に説明するが、本発明はこの実施例のみ
に限定されるものではない。
【0016】触媒の活性試験方法 触媒流動部の内径が2.5cm、高さ40cmの流動層
反応器に、触媒を充填し、2,3−ジメチルピリジン、
アンモニアおよび空気を下記の割合で反応器へ供給し
た。反応圧力は常圧である。 供給ガス組成(モル比) 酸素(空気として供給):アンモニア:2,3−ジメチ
ルピリジン=5.32:7:1
【0017】実施例、比較例における2,3−ジメチル
ピリジン転化率、2−シアノ−3−メチルピリジン収
率、2,3−ジシアノピリジン収率および3−シアノピ
リジン収率は次の定義による。
【0018】実施例1 実験式がFe10Sb204 Cr5 Mg2 Co1 Mo0.1
75.8(SiO2 40である流動層触媒を次のようにし
て調製した。 (I) 三酸化アンチモン粉末239.9gをとる。 (II) 硝酸(比重1.38)355mlと純水445m
lとを混合して加温し、この中に電解鉄粉45.8gを
少しずつ加えて溶解させる。 (III)シリカゾル(SiO2 :20wt%)987gを
とる。(II) に(III) 、(I) の順に、よく撹拌しながら
加え、15%アンモニア水によりpH2に調整する。こ
のスラリーを撹拌しながら100℃、3時間加熱処理し
た。 (IV) 硝酸クロム164.0gを純水500mlに溶解
する。 (V) 硝酸マグネシウム42.1gを純水100mlに
溶解する。 (VI) 硝酸コバルト23.9gを純水50mlに溶解す
る。 (VII)パラモリブデン酸アンモニウム1.4gを純水5
0mlに溶解する。 (VIII) メタバナジン酸アンモニウム38.4gを純水
300mlに加え、加熱し、蓚酸100gを少しづつ加
え溶解させる。 上に調製したスラリーに (IV) 、(V) 、(VI)、 (VII)、
(VIII) を加え、よく撹拌する。このようなスラリーを
回転円盤式の噴霧乾燥装置を用いて噴霧乾燥した。得ら
れた微細な球状粒子を200℃で2時間、400℃で3
時間焼成した。最終焼成は820℃、2時間で行った。
【0019】実施例2 実験式が、Fe10Sb257 Cr5 0.2 90.1(Si
2 80である流動層触媒を実施例1と同様にして調製
した。ただし、Kは硝酸カリウム水溶液を用い、加熱処
理スラリー中に (IV) に続いて加えた。また、最終焼成
は790℃、2時間とした。
【0020】実施例3 実験式が、Fe10Sb185.5 Cr7 75.2(Si
2 60である流動層触媒を実施例1と同様にして調製
した。ただし、最終焼成は800℃、2時間とした。
【0021】実施例4 実験式が、Fe10Sb154 Cr5 Cs0.1 Mn2 Ce
0.5 67.3(SiO255である流動層触媒を実施例1
と同様にして調製した。ただし、Csは硝酸セシウム水
溶液を、Mnは硝酸マンガン水溶液を、Ceは硝酸セリ
ウム水溶液をを用い、加熱処理スラリ−中に (IV) に続
いて加えた。最終焼成は820℃、4時間とした。
【0022】実施例5 実験式が、Fe10Sb173.5 Cr4 La1 0.3 Mo
0.1 66.3(SiO240である流動層触媒を実施例1
と同様にして調製した。ただし、Laは硝酸ランタン水
溶液を、Pはリン酸を用い、加熱処理スラリ−中に (I
V) に続いて順次加えた。最終焼成は820℃、2時間
とした。
【0023】実施例6 実験式が、Fe10Sb156 Cr3 Ni3 67.5(Si
2 50である流動層触媒を実施例1と同様にして調製
した。ただし、Niは硝酸ニッケル水溶液を用い、加熱
処理スラリ−中に (IV) に続いて順次加えた。また、最
終焼成は800℃、2時間とした。
【0024】実施例7 実験式が、Fe10Sb3010Cr100.5 Al1
116.75(SiO2 100 である流動層触媒を実施例1と
同様にして調製した。ただし、Kは硝酸カリウム水溶液
を、Alは硝酸アルミニウムを用い、加熱処理スラリ−
中に (IV) に続いて加えた。また、最終焼成は760
℃、4時間とした。
【0025】実施例8 実験式が、Fe10Sb203 Cr8 Zn1 0.2 76.1
(SiO2 60である流動層触媒を実施例1と同様にし
て調製した。ただし、Znは硝酸亜鉛水溶液を、Wはメ
タタングステン酸アンモニウム水溶液を用い、加熱処理
スラリ−中に (IV) に続いて加えた。また、最終焼成は
800℃、2時間とした。
【0026】実施例9 実験式が、Fe10Sb172.5 Cr5.5 Li0.1 0.2
Cu0.5 64.35 (SiO2 45である流動層触媒を実
施例1と同様にして調製した。ただし、Liは硝酸リチ
ウム水溶液を、Cuは硝酸銅水溶液を、Bはホウ酸水溶
液を用い、加熱処理スラリ−中に (IV) に続いて順次加
えた。また、最終焼成は810℃、2時間とした。
【0027】比較例1 実験式が、Fe10Sb204 Mg2 Co1 Mo0.1
68.3(SiO2 40である流動層触媒を実施例1と同様
にして調製した。
【0028】上記の実施例1〜9および比較例1の触媒
組成および最終焼成温度を表1に、また活性試験結果を
表2に示した。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【発明の効果】本発明の方法によれば、特定のFe・S
b・V・Cr含有酸化物組成物を触媒として用いること
によって、2,3−ジメチルピリジン、アンモニアおよ
び酸素から気相で2−シアノ−3−メチルピリジンを高
収率で製造することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2,3−ジメチルピリジンを下記の実験
    式(1)で表される酸化物組成物の存在下に気相でアン
    モニアおよび酸素と反応させることを特徴とする2−シ
    アノ−3−メチルピリジンの製造法。 Fe10Sba Vb CrcXdYeOf (1) (式中、XはLi、Na、K、Rb、Cs、La、M
    g、Ca、SrおよびBaからなる群より選ばれた少な
    くとも一種の元素、YはCe、Ti、Zr、Nb、T
    a、Mo、W、Mn、Re、Co、Ni、Cu、Ag、
    Zn、B、Al、Ge、Sn、Pb、P、BiおよびT
    eからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を示
    し、添字a,b,c,d,e,fは各元素の原子比率を
    表し、Fe=10のとき、a=7〜50,b=1〜1
    5,c=0.1〜15,d=0〜3,e=0〜5であ
    り、fは上記各成分が結合して生成する酸化物に対応す
    る数を示す。)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001187783A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Koei Chem Co Ltd シアノイソキノリン類の製造方法

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