[发明专利]在基本上绝热的条件下氰基吡啶类水解的连续式方式

说明书

发明背景    

本发明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。本发明满足了这些要求。

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