[发明专利]急冷含氰基吡啶的气体反应产物的方法

说明书

要求优先权

本申请要求2006年8月8日提交的发明名称为“制备氰基吡啶的方法”的美国临时专利申请60/821,779的申请日的益处，在此将其公开内容直接引入本文作为参考。

背景技术

本发明涉及氰基吡啶的制备。氰基吡啶是用作制备有用的化合物的中间体。在美国专利4,341,907中，氰基吡啶起催化的作用。在美国专利5,719,045中，披露了通过对皮考啉(picoline)(也称为甲基吡啶)进行氨氧化(ammoxidation)来制备氰基吡啶。氰基吡啶也可用作制备其它合成物的基础材料(building block)，所述合成物包括作物保护化学品(crop protectionchemicals)，例如系统性阔叶植物除草剂(systemic broadleaf herbicides)，即毒莠定(picloram)(4-氨基-3，5，6-三氯-2-吡啶羧酸)和氨草啶(aminopyralid)(4-氨基-3，6-二氯-2-吡啶羧酸)。

在从皮考啉制备氰基吡啶时，含水急冷流体(aqueous quench fluids)为对含氰基吡啶反应产物的气体反应混合物进行急冷(quench)提供了便利的方式。然而，含水急冷流体的使用产生水解副产物。本发明减少水解副产物。

取代的杂环化合物的制备经常是利用气体反应物在高温经固体催化剂而进行。类似地，从杂环化合物脱除取代基也经常利用气体反应物在高温经固体催化剂而进行。从杂环化合物脱除取代基的典型反应披露于美国专利3,689,491中，该反应涉及经氧化钒(vanadium pentoxide)/二氧化钛催化剂对3-皮考啉(3-甲基吡啶或β-皮考啉)进行氧化，生成吡啶。据其所述该反应在300℃和380℃之间进行，在该温度产生了气体反应产物。在洗涤器(scrubber)中用冷水对离开反应器的气体反应产物进行急冷。

UK 790,937描述了从涉及皮考啉与氨(ammonia)和氧气(oxygen)的氨氧化反应中回收氰基吡啶。当含氰基吡啶的气体反应产物离开反应器时，使用含有水溶性反应产物的水的再循环对其进行急冷。随后，在急冷水再循环至急冷器(quencher)之前，通过使水冷却，将氰基吡啶从急冷水分离。再循环的急冷液体包含副产物烟酰胺、氰化物和CO₂。

US 4,810,794披露了将含吡啶的气体反应产物吸收在水中。

通过对作为反应器进料的皮考啉进行氨氧化作用，制备氰基吡啶。氨氧化反应在300℃至450℃的温度范围内进行。在催化剂的存在下，于高反应温度使氧气和氨与皮考啉进行反应，形成氰基吡啶。如所预料的那样，在较低温度时，反应可能会被减慢至不经济的速率，而当温度升高时，反应所产生的不需要的副产物的量增加。经济的操作温度将使反应速率与希望的反应产物达到平衡。

对于皮考啉氨氧化反应中典型的含水急冷流体(aqueous quench)而言，在急冷操作(quench operation)中将气体反应产物从反应温度急冷至便于对反应产物进行处理(work up)的温度，例如50℃。将含水急冷流体(aqueousquench fluid)以足够低的温度供料至急冷操作，以将反应产物冷却至便于处理的温度。如果必要，对含水急冷流体进行温度调节。

通常，有机萃取流体(organic extraction fluid)如苯可用于将氰基吡啶反应产物转移至有机相。将含水萃取流体再循环至含水急冷操作并添加必要的补给水(make up water)。有机相苯和氰基吡啶流(cyanopyridine stream)可以通过蒸馏进行分离，然后对产物氰基吡啶进行处理和纯化。可以将有机萃取剂(organic extractant)返还至萃取步骤。

氰基吡啶的水解能够产生吡啶甲酰胺(pyridinecarboxamide)(也称作吡啶酰胺(picolinamide))。副产物如吡啶甲酰胺被认为是在急冷液中水和氨的存在下由目标产物氰基吡啶(腈)的水解所产生。理想的是将氰基吡啶反应产物回收，而不产生水解副产物。吡啶甲酰胺(氰基吡啶的水解产物)的水解还能够导致吡啶-2-羧酸的生成。

发明内容

本发明涉及通过使用含皮考啉的主要非水的急冷流体(predominatelynon-aqueous quench fluid)，对皮考啉的氨氧化作用生成的含氰基吡啶的热气体反应产物进行急冷。

定义

将氨氧化作用定义为在氨、氧气和催化剂的存在下，于高温将有机物质混合物转化成含氰基的产物的化学过程(chemical process)。