[发明专利]吡啶羧酸的制备方法

说明书

本发明涉及一种用作食品添加剂和药的原料的吡啶羧酸的制备方法。

直接氧化烷基吡啶生产吡啶羧酸的工业方法中，在催化剂的存在下，气相中催化氧化烷基吡啶为公知的方法，另一种公知的方法是在以硝酸作为氧化剂，液相氧化烷基吡啶。

气相催化氧化有许多问题，其吡啶羧酸的选择性，产量都低。用硝酸氧化也有不足，硝酸的使用量非常大，并出现不需要的副产物。

为了克服上述问题，有人提出在重金属催化剂的存在下，液相内空气氧化法。例如，日本特许公开9868/1959公开一种生产吡啶羧酸的方法，其中在钴，锰和溴的存在下，在低级脂族羧酸为溶剂中氧化烷基吡啶。但是这种方法的缺点是烷基吡啶转化率低。

JP-A-55674/1974披露一种方法，其中使用大量的钴作为催化剂，目的是提高吡啶羧酸的产量。然而，在工业上很难采用如此之多的钴作为催化剂。

JP-B-17068/1975(US专利3,801,584)也提供一种方法，其中采用锆催化剂与钴，锰和溴联合使用，以改进烷基吡啶的转化率以及吡啶羧酸的产量。在工业方法中，事先应再循环催化剂和反应母液。从工业方法的角度上看，用不同的组分来作催化剂有些不足。

JP-A-221741/1991公开一种方法，该方法中除了钴，锰和溴之外，加入Cl作为催化剂。这样，催化系统更加复杂，使用大量的高腐蚀性的Cl作为催化剂在工业上有许多不足。

在重金属催化剂的存在下，液相中通过空气氧化烷基吡啶生产吡啶羧酸的上述传统方法具有上述的问题，这些方法中，没有一种方法建成为工业上可接受的生产方法。

本发明人进行大量研究，成功地提供一种用液相氧化烷基吡啶生产吡啶羧酸的工业可利用的方法，其中烷基吡啶的转化率高，吡啶羧酸产量高。

但是，上述的吡啶羧酸生产法还是有一个问题，终产物的吡啶羧酸中含有溴的杂质。经液相空气氧化得到的粗的吡啶羧酸一般都含有非离子溴，其含量为几十个到数百个ppm。用于饲料和药品的吡啶羧酸，通常要除去上述的杂质。

但是，几乎无人知道吡啶羧酸的纯度。例如日本特许公开16737/1962公开一种按照升华的纯化方法。而升华纯化法并不能纯化其杂质含量少的吡啶羧酸。

本发明人经研究后成功地提出一种减低溴杂质的方法，在工业上能够纯化粗吡啶羧酸，这种吡啶羧酸是从液相氧化烷基吡啶得到的氧化反应混合物分离出来的。即在这种方法内，液相氧化烷基吡啶得到的氧化反应混合物中分离出的粗制吡啶羧酸，在属于元素周期表第VIII族的金属催化剂的存在下催化氢化之，从而减少含溴的杂质。

在上述的方法中，氧化后要求分离粗制的吡啶羧酸，并把所述之粗制的吡啶羧酸溶解在溶剂内以纯化之。因此上述的方法也有缺点，由于要在氧化后两次分离吡啶羧酸，方法复杂。

本发明人继续研究发现采用一种方法，能使氧化得到的吡啶羧酸内之杂质(包括溴)能大大降低，该方法为在元素周期表第VIII族的金属催化剂存在下，催化氢化该氧化反应混合物，不必分离粗制的吡啶羧酸。上述方法不要求分离来自氧化反应混合物的粗制的吡啶羧酸，即用结晶沉淀一次即足以。上述方法足可用于工业中。

为了在工业上有效地实施上述方法，要求循环使用氧化反应混合物内的未反应的物质，并在分离吡啶羧酸后，形成溶于溶剂内的产物，氧化中间产物和昂贵的重金属催化剂。为了符合上述要求，要再循环使用以此分离出吡啶羧酸的反应混合物，以进行氧化反应。

本发明人的研究表明：当已分离出形成的吡啶羧酸之反应混合物再循环氧化，即，不用任何处理，特别要求加入大量的溴组分，目的是达到与首次氧化反应的结果平衡。结果是，随着循环反应混合物的数量增加，反应混合物内的溴浓度也增加，它影响终产物吡啶羧酸的质量，特别是有机溴化物的浓度。

JP-A-233150/1995公开一种方法，其中液相内未反应的原材料和氧化中间产物与3-甲基吡啶的无溶剂自动氧化中的催化剂一道循环。例如，如果分离出烟酸的氧化反应混合物直接再循环，则要加入大量的催化剂，特别是，加入的溴组分的数量要平衡于首次反应的量。上述溴组分的累积产生不理想的作用，如要多次反复循环。

如上所述，要在常规的烷基吡啶氧化方法内循环使用含催化剂的反应混合物，要求加入大量的催化剂组分，催化剂的累加也有问题。按照本发明，它提供一种具有工业可用性的生产吡啶羧酸方法，它能克服上述的常规方法所有的缺点和不足。本发明的上述目的将在下述中特别明显。

本发明的目的在于提供一种液相空气氧化烷基吡啶生产吡啶羧酸的方法，其中烷基吡啶转化率高，吡啶羧酸产量大。