
1. Катализатор для синтеза пиразинамида окислительным аммонолизом метилпиразина, включающий пентоксид ванадия и диоксид титана, отличающийся тем, что он дополнительно содержит модифицирующие добавки Me из группы элементов кислотного характера при следующем содержании компонентов, мас.%:
Формула изобретения
Изобретение относится к катализаторам для синтеза пиразинамида в процессе реакции окислительного аммонолиза метилпиразина.Алкилзамещенные пиразины и их производные обладают высокой биологической активностью, что обуславливает их широкое применение в качестве лекарственных средств различного направления. Так, пиразинальдегиды используются в качестве кардиостимулирующих средств, пиразинкарбоновые кислоты - для лечения пелагры, а их гидразиды являются общеукрепляющими препаратами. Пиразинамид является действующим веществом протувотуберкулезного препарата 2-го ряда, эффективного к микробактериям туберкулеза, устойчивым к действию антибиотиков.Известны жидкофазные способы получения пиразинамида из пиразинкарбоновой кислоты [PL 202193, С07С 241/20, 18.06.1979] с выходом 64-73%. Более высокий выход (до 94%) достигается при синтезе пиразинамида гидролизом пиразинонитрила [JP 62-11971, 22.05.1987].Основными недостатками данных методов являются периодичность процесса, использование агрессивных растворителей и соединений 1-го класса опасности (в частности, метилового спирта), большое количество сточных вод и твердых отходов. Кроме того, к недостатку известных методов можно отнести использование в качестве исходных соединений веществ, которые, в свою очередь, необходимо получать путем многостадийного жидкофазного синтеза из более доступных соединений.Альтернативой жидкофазным методам синтеза пиразинамида может служить гетерогенно-каталитический окислительный аммонолиз метилпиразина на смешанных оксидных катализаторах.Наиболее близким способом получения пиразинамида по достигаемому результату является 2-стадийный процесс, включающий стадии получения пиразинонитрила и его последующего гидролиза в присутствии щелочных катализаторов.Известным способом получения органических нитрилов является реакция окислительного аммонолиза соответствующих углеводородов. Так, пиразинонитрил получают из метилпиразина [DE 3107756, B01J 21/00, 16.09.1982, US 4931561, C07C 241/20, 05.06.1990]. Реакцию окислительного аммонолиза метилпиразина проводят в трубчатом реакторе, пропуская парогазовую смесь, содержащую МП, аммиак и кислород, через слой оксидного катализатора. Температурный интервал проведения реакции 310-460°С, состав реакционной смеси - MП:NH3:O2=1:3-7:30-70, давление до 3 атм, скорость подачи МП составляет 1-4.5 моль/л·ч. В качестве катализаторов используются ванадий- и молибденсодержащие композиции следующего состава:VaSbbMcOx, где М - Fe, Са, Сu, Mn, Ni, Ti, b:a=1.1-50:1, b:c=2-20:1 [DE 3107756, B01J 21/00, 16.09.1982], или MoaPbAcZdOx, где A - Се, Mn, W, Z - Те, Ti, Nb, Al, a=1, b=0.1-7, с=0-5, d=0-5 [US 4931561, C07C 241/20, 05.06.1990]. При этом выход пиразинонитрила на первой стадии в зависимости от используемого катализатора составляет 70-80%.В процессе реакции окислительного аммонолиза метилпиразина наряду с пиразинонитрилом образуются такие побочные соединения, как пиразин, оксиды углерода, HCN и смолообразные продукты не идентифицированного состава.К недостаткам данного способа получения следует отнести необходимость стадии выделения пиразинонитрила, осуществляемой с использованием органических растворителей. При этом жидкие отходы содержат вредные вещества и требуют дополнительной утилизации. Для обеспечения высокого выхода нитрила требуется повышенная температура реакции (до 460°С), что приводит к образованию высокотоксичного соединения - HCN, а также смол, загрязняющих целевой продукт и усложняющих его выделение и очистку.Изобретение решает задачу - получение пиразинамида в одну стадию и повышение выхода пиразинамида.Для решения этой задачи предложен катализатор для синтеза пиразинамида окислительным аммонолизом метилпиразина, включающий пентоксид ванадия и диоксид титана и дополнительно содержащий модифицирующие добавки из группы элементов кислотного характера, таких как вольфрам W или молибден Мо, при следующем содержании компонентов, мас.%:V2О510-30,TiO270-79,WoO3 или МоО31-10.Катализатор готовят следующим образом. Рассчитанное количество оксалата ванадила и водорастворимой соли модифицирующей добавки растворяют в дистиллированной воде при нагревании и смешивают с гидратированным гидроксидом титана анатазной модификации. Полученную суспензию сушат в распылительной сушилке, порошок катализатора таблетируют и прокаливают при температуре 450°С в токе воздуха в течение 4 ч. В качестве исходного соединения вольфрама и молибдена используют паравольфрамат и парамолибдат аммония.Задача решается также способом получения пиразинамида окислительным аммонолизом метилпиразина в присутствии водяных паров и азота в газовой фазе, процесс осуществляют в одну стадию в присутствии катализатора, содержащего пентоксид ванадия, диоксид титана и модифицирующие добавки из группы элементов кислотного характера, таких как вольфрам W или молибден Мо, при следующем содержании компонентов, мас.%: V2O5 10-29, TiO2 70-79, WoO3 или МоО3 1-10.Процесс проводят при температуре 250-320°С, при молярных соотношениях NН3:метилпиразин 10-20, O2:метилпиразин 5-1 и Н2O:метилпиразин 15-20.Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.Пример 1.4.75 г (VO2)С2O4 и 1.33 г (NH4)6W7O24·6H2O растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешивании вносят 85 г Тi(ОН)4·nН2O анатазной модификации. Суспензию сушат в распылительной сушилке типа Anhydro. Порошок катализатора сушат при 180°С в течение 24 ч, таблетируют и затем прокаливают при 450°С в токе воздуха в течение 4 ч. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 79 TiO2, 1 WO3.Пример 2.4.75 г (VO2)С2O4 и 6.45 г (NH4)6W7O24·6Н2О растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешивании вносят 83.4 г Ti(OH)4·nН2O анатазной модификации. Далее катализатор получают, как в примере 1. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 77 TiO2, 3 WO3.Пример 3.4.75 г (VO2)C2O4 и 13.3 г (NH4)6W7O24·6H2O растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешивании вносят 69.7 г Ti(OH)4·nН2O анатазной модификации. Далее катализатор получают, как в примере 1. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 70 TiO2, 10 WO3.Пример 4.4.75 г (VО2)С2О4 и 0,99 г (NH4)6W7О24·6Н2О растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешивании вносят 85 г Ti(OH)4·nН2О анатазной модификации. Далее катализатор получают, как в примере 1. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 79 ТiO2, 1 МоО3.Пример 5.4.75 г (VО2)С2О4 и 2,99 г (NH4)6W7О24·6Н2О растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешивании вносят 79.9 г Ti(OH)4·nН2О анатазной модификации. Далее катализатор получают, как в примере 1. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 79 ТiO2, 3 МоО3.Пример 6.4.75 г (VО2)С2О4 и 5,00 г (NH4)6W7О24·6Н2О растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешивании вносят 75.3 г Ti(OH)4·nН2О анатазной модификации. Далее катализатор получают, как в примере 1. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 79 ТiO2, 5 МоО3.Пример 7.4.75 г (VО2)С2О4 и 10,0 г (NH4)6W7О24·6Н2О растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешивании вносят 63.5 г Ti(OH)4·nН2О анатазной модификации. Далее катализатор получают, как в примере 1. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 79 ТiO2, 10 МоО3.Пример 8 (сравнительный).4.75 г (VО2)С2О4 растворяют при нагревании в дистиллированной воде. В полученный раствор при перемешиваниивносят 87.3 г Ti(OH)4·nН2О анатазной модификации. Суспензию сушат в распылительной сушилке типа Anhydro. Порошок катализатора сушат при 180°С в течение 24 ч, таблетируют и затем прокаливают при 450°С в токе воздуха в течение 4 ч. Полученный катализатор содержит, мас.%: 20 V2O5, 80 ТiO2.Катализаторы по примерам 1-8 испытывают в реакции окислительного аммонолиза метилпиразина.Газовую смесь, содержащую метилпиразин, аммиак, кислород, водяной пар и азот, пропускают через катализатор, находящийся в стеклянном трубчатом реакторе диаметром 10 мм в проточной установке. При этом объемная скорость газовой смеси составляет 2400-3600 ч-1 (время контакта 1.2-1.8 с), мольные отношения NH3:МП=10-20, О2:МП=5-10, Н2О:МП=15-20, температура реакции 250-320°С. Состав реакционной смеси на входе и выходе из реактора анализируют хроматографически. В реактор катализатор загружают в виде гранул 0.5-1 мм.Кроме соответствующего амида и нитрила продуктами реакции являются пиразин и оксиды углерода (преимущественно СО2). HCN в продуктах реакции не содержится. Газовые выбросы содержат О2, N2, СО2 и незначительное количество СО.Отличительным признаком предлагаемого катализатора получения пиразинамида окислительным аммонолизом метилпиразина является состав, включающий, мас.%: 10-30 V2O5, 70-79 ТiO2 (анатаз) и добавки оксида вольфрама или молибдена в количестве 1-10 мас.%.В таблице приведены результаты испытаний предлагаемых катализаторов. Пример 8 приведен для сравнения предлагаемых модифицированных катализаторов с бинарным ванадийтитановым образцом.Предлагаемые катализаторы позволяют получать пиразинамид в одну стадию в реакции окислительного аммонолиза метилдпиразина и повысить суммарный выход пиразинамида и пиразинонитрила с 60 до 72%.
Изобретение относится к катализаторам для синтеза пиразинамида в процессе реакции окислительного аммонолиза метилпиразина. Алкилзамещенные пиразины и их производные обладают высокой биологической активностью, что обуславливает их широкое применение в качестве лекарственных средств различного направления. Описан катализатор для синтеза пиразинамида окислительным аммонолизом метилпиразина, содержащий пентоксид ванадия и диоксид титана и модифицирующие добавки из группы элементов кислотного характера, таких как вольфрам W или молибден Мо, при следующем содержании компонентов, мас.%: V2O5 10-29, TiO2 70-79, WoO3 или МоО3 1-10. Описан также способ получения пиразинамида окислительным аммонолизом метилпиразина в присутствии описанного выше катализатора. Технический результат - предлагаемые катализаторы позволяют получать пиразинамид в одну стадию и повысить суммарный выход пиразинамида и пиразинонитрила. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
(54) КАТАЛИЗАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИРАЗИНАМИДА
Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Бондарева Валентина Михайловна (RU),Лапина Ольга Борисовна (RU),Андрушкевич Тамара Витальевна (RU),Зенковец Галина Алексеевна (RU)
630090, г.Новосибирск, пр-кт Академика Лаврентьева, 5, Институт катализа им. Г.К. Борескова, патентный отдел, Т.Д. Юдиной
Адрес для переписки:
DE 3107756 A1, 16.09.1982. SU 1825791 A1, 07.07.1993. US 4931561 A, 05.06.1990. US 3927007 A, 16.12.1975.
(56) Список документов, цитированных в отчете опоиске:
(46) Опубликовано: 27.02.2010
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
(21), (22) Заявка: 2008139324/04, 02.10.2008
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУСтатус: по данным на 27.10.2010 - действует
B01J23/22 (2006.01)B01J21/06 (2006.01)B01J23/24 (2006.01)C07D241/12 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБАПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
Патент на изобретение 2382675