JPH0881448A - シアノピラジンの製造方法 - Google Patents

シアノピラジンの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2−メチルピラジンの転化率とシアノピラジ
ンに対する選択率を増加させて、使用するアンモニアの
分量を減らし副生成物を有効に減らすことができるシア
ノピラジンの新規の製造方法を提供する。 【解決手段】 1モルの2−メチルピラジン、1〜20モ
ルのアンモニア、1.5〜20モルの酸素を0.1〜10gの次式
の触媒上で573〜873Kにてアンモキシデーションするこ
とを特徴とするシアノピラジンの製造方法。 Mox・Py・OZ・X・Y 式中、Moはモリブデン、Pはリン、Oは酸素、Xは1ま
たは複数のアンモニウムイオン、Yは1または複数モル
の水、そしてx、yおよびzはそれぞれMo、PおよびO
の数であり、y/zは0.01〜5であり、zは0.01〜10で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シアノピラジンを製造
するための気相方法に関し、特に、2−メチルピラジン
をアンモニアおよび酸素を用いて、高い選択性と転化率
を有する次式のモリブデン−リン酸化物を基礎とする触
媒上で反応させる方法に関するものである。
【0002】Mox・Py・OZ・X・Y 式中、Moはモリブデン、Pはリン、Oは酸素、Xは1ま
たは複数のアンモニウムイオン、Yは1または複数モル
の水、そしてx、yおよびzはそれぞれMo、PおよびO
の数であり、y/zは0.01〜5であり、zは0.01〜10で
ある。
【0003】
【従来の技術】シアノピラジンを製造するための一般的
な方法は、次の反応式で示される。
【0004】
【化1】
【0005】上記の反応式において、触媒として、アル
ミナに支持された酸化バナジウム、またはこれらと他の
種々の金属酸化物、例えば酸化アンチモン、酸化モリブ
デン、酸化鉄および酸化スズ等との混合物が使用され
る。例えば、シアノピラジンは、2−メチルピラジン:
アンモニア:空気=1:4:50または2−メチルピラジ
ン:アンモニア:水:空気=1:2:8.5:7.5 のモル
比で、アルミニウムに支持されたアンチモン/バナジウ
ム/酸化マンガン上で650〜700Kにてアンモキシデーシ
ョンすることによって製造される。
【0006】この場合、2−メチルピラジンの転化率は
90%であり、シアノピラジンに対する選択率は75%であ
る〔アプライド・キャタリシス、20巻、219頁(1986)
〕。2−メチルピラジン:アンモニア:空気=1.9:5.
0:189 または2−メチルピラジン:アンモニア:空
気:水=1.9:5.0:189 :25.1のモル供給比でアンチモ
ン/バナジウム/酸化マンガン上で573〜673Kの雰囲気
にてアンモキシデーションすることによってシアノピラ
ジンを製造する場合、2−メチルピラジンの転化率は20
%以下である〔アプライド・キャタリシス、37巻、305
頁〕。
【0007】その上、酸化バナジウムはシアノピラジン
だけでなくシアノピリジンも製造するための触媒として
知られている〔アプライド・キャタリシス、83巻、103
頁(1992) 〕。シアノピラジンの製造方法についての既
知の文献は上記以外は知られていないが、シアノピラジ
ンと類似する構造を有するシアノピリジンを製造する方
法については研究されている。その結果、シアノピリジ
ンの使用する触媒の種類、反応経路および中間生成物等
はシアノピラジンのものと類似している。例えば、1986
年には、シミズおよびシンキチらは、VPXSbyz触媒
を使用するとき、3−メチルピリジンの転化率は98.7%
であり、3−シアノピリジンの選択率は80%であること
が開示されている〔ヨーロッパ特許番号第253,360
号〕。
【0008】1989年には、エイ・アンダーソンはバナジ
ウム/酸化チタン触媒を使用するとき、3−メチルビリ
ジンの転化率は100%であり、3−シアノピリジンに対
する選択率は80%であり、一酸化炭素と二酸化炭素にた
いする選択率は5%であり、タールに対する選択率は15
%であることを開示している〔ジャーナル・オブ・キャ
タリシス、58巻、283頁〕。さらにエイ・アンダーソン
らは酸化バナジウム触媒を使用することによって3−シ
アノピリジンを製造した。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記の比較は、上記の
シアノピラジンまたはシアノピリジンの製造で示される
転化率と選択率が同じ条件で比較された結果ではないの
で意味がない。一般に、転化率が80〜100%であると
き、2−シアノピラジンまたはシアノピリジンに対する
選択率は75〜80%である。これはメチルピリジン、一酸
化炭素、二酸化炭素およびタール等のような副生成物に
対する選択率が高いことを示している。すなわち、上記
のような触媒では反応工程が多い程、副生成物が形成さ
れる。
【0010】また、2−メチルピラジンのアンモキシデ
ーション中に、ピラジンアミドおよびピラジン等の副生
成物が形成される。したがって、所望の生成物としての
シアノピラジンに対する選択率はピラジンアミドおよび
ピラジンに対する選択率と密接に関係がある。しかしア
ミドおよび他の不純物に対する選択率は既知の方法では
言及されていない。
【0011】本発明者らは、2−メチルピラジンの転化
率とシアノピラジンに対する選択率を増加させて、使用
するアンモニアの分量を減らし副生成物を有効に減らす
ことができるシアノピラジンの新規の製造方法について
研究した。その結果、モリブデン−リン酸化物を基礎と
する触媒上で2−メチルピラジンをアンモキシデーショ
ンして本発明を完成した。
【0012】
【課題を解決しようとする手段】本発明の目的は、アン
モニアの使用量を減らし、副生成物を有効に減らすこと
ができるシアノピラジンを製造するための新規の方法を
提供することである。本発明は1モルの2−メチルピラ
ジン、1〜20モルのアンモニアおよび1.5〜20モルの酸
素を0.1〜10gの次式の触媒上で573〜873Kにてアンモ
キシデーションすることを特徴とするシアノピラジンの
製造方法である。
【0013】Mox・Py・OZ・X・Y 式中、Mo、P、O、X、Y、x、yおよびzは上記と同
じである。以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発
明は、モリブデン−リン酸化物を基礎とする触媒上でア
ンモニアの使用量を減らし、副生成物を制御することが
できるシアノピラジンの新規な製造方法である。
【0014】上記式の触媒は、本発明者らによる韓国特
許出願番号第94−8961号を応用したものであり、上記式
の触媒の製造法は次の通りである。モリブデン塩を水に
添加し、室温から100℃までで完全に溶解する。そし
て、リン酸を溶液に添加し、攪拌しながら加熱する。形
成した固体の沈澱物をオーブンで乾燥させ、粉砕して固
体触媒を得る。
【0015】触媒を活性化するため、焼結石英の石英反
応器を触媒で充填し、次に窒素ガスを4リットル/時間
の流速で流し、573K以上にて2〜6時間、前処理を行
う。触媒の前処理温度が573Kよりも低いと、触媒は充
分に活性化しない。2−メチルピラジン、アンモニアお
よび酸素を前処理した触媒に添加し、オンモキシデーシ
ョンを行い、573〜873Kにて所望の生成物としてシアノ
ピラジンを得る。ガス流入量の全量は0.5〜10リットル
/時間である。反応温度が573Kよりも低いと、2−メ
チルピラジンの転化が不活性になり、873Kよりも高い
と、過剰な酸化によって、アミド、一酸化炭素、二酸化
炭素およびタールのような不純物を形成することにより
シアノピラジンに対する選択率が低くなる。
【0016】シアノピラジンを製造するための上記工程
において、0.1〜10gの触媒、1〜20モルのアンモニア
および1.5〜20モルの酸素を1モルの2−メチルピラジ
ンに対して使用する。しかし、触媒の使用量が増加する
と転化率および選択率の変化は極めて小さい。従って、
触媒の使用量が上記範囲と同じあることが望ましい。そ
して、特に際立つ特徴は2−メチルピラジンに対して丁
度1モル等量のアンモニアが充分な選択率と転化率を示
すことができることである。
【0017】前処理の前後の触媒の特性は、反応後、B
ET表面積の測定、細孔容量測定、赤外分光計、熱重量
分光計、X線回折分析計、X線螢光分光計およびモリブ
デンとリンの湿式分析によって確認される。触媒の代表
的な活性化に対する転化率と選択率を次の式(2)と
(3)に示す。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。実施例1 触媒を前処理するために、焼結石英の石英反応器(直径
16mm、長さ200mm)を、0.5gのMox・Py・OZ・X・Y
(y/x=0.75) で充填し、次に窒素ガスを4 リットル
/ 時間の流速で、4K/分の上昇温度速度、773Kにて
4時間反応器に流した。反応器への供給は2−メチルピ
ラジン、アンモニアおよび酸素を含み、2−メチルピラ
ジン:アンモニア:酸素のモル比は1:6:6であり、
次に24時間、各563K、583K、593K、603K、613K、6
19K、623K、633K、643K、883K、にて反応した。そ
の結果、シアノピラジンが得られた。
【0019】生成したシアノピラジンはオンラインガス
クロマトグラフにより分析し、標準物質により確認し
た。上記反応温度による2−メチルピラジンにたいする
転化率と選択率は次の表1に示した。
【0020】
【表1】
【0021】上記結果の通り、本発明のシアノピラジン
を製造するとき、反応温度が573〜873Kを超えたとき、
2−メチルピラジンの転化率は急に減少した。特に反応
温度が873Kよりも高いとき、シアノピラジンの選択率
が急に減少した。573〜873では、反応温度が上昇する
程、2−メチルピラジンの転化率とシアノピラジンに対
する選択率は徐々に増加した。643Kでは、転化率は99.
1%と最高であった。また、副生成物に対する選択率は
反応温度が上昇すると緩やかに減少し、643Kで0.6%と
最低であった。
【0022】実施例2 1モルの2−メチルピラジンおよび6モルのアンモニア
を使用し、酸素のモルを変えた以外は、上記実施例1に
記載した方法を用いて、シアノピラジンを製造した。2
−メチルピラジンの転化率と酸素の使用量による生成物
に対する選択率を次の表2に示した。
【0023】
【表2】
【0024】上記結果として、酸素のモルが1.5〜20モ
ルの範囲を超えたとき、すなわち、1.5モル以下であっ
た場合、2−メチルピラジンの転化率は反応が完了して
いないので急に減少した。20モルを超える場合、副生成
物が酸化によって大量に生成したのでシアノピラジンに
対する選択率が減少した。2−メチルピラジン、アンモ
ニアおよび酸素を前処理した触媒に加え、アンモキシデ
ーションを行い、所望の生成物としてシアノピラジンを
573〜873Kにて得た。1.5〜20モルの酸素の範囲では、
使用した酸素の量が増加するとそれだけ、2−メチルピ
ラジンの転化率が増加した。しかし、酸素のモルが3.6
モル以上の場合、シアノピラジンに対する選択率が減少
した。
【0025】実施例3 1モルの2−メチルピラジンと6モルの酸素を使用し、
アンモニアのモルを変えた以外は、上記実施例1に記載
した方法を用いてシアノピラジンを製造した。2−メチ
ルピラジンの転化率と、使用したアンモニアの量による
生成物の選択率は次の表3に示した。
【0026】
【表3】
【0027】上記結果のように、アンモニアのモルが1
〜20モルの範囲を超えると、すなわち、使用したアンモ
ニアの量が1モルより小さい場合、2−メチルピラジン
の転化率は低く、そして20モルを超える場合、転化率と
選択率の変化が起きなかった。従って、過剰のアンモニ
アを使用することは経済的ではない。そして、一般に、
過剰のアンモニアを理論量を超えて供給するとき、すな
わち、1モルを超えるとき、アンモニア供給量を増加す
ることによる転化率と選択率の変化は起きなかった。従
って、本製造法では、1モルのアンモニアを使用しても
充分な効果を示すことができる。
【0028】
【発明の効果】実施例1〜3の上記結果として、本発明
による転化率と選択率は、2−メチルピラジンの既知の
アンモキシデーションよりも高く、副生成物の生成を減
らすことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 泰 善 大韓民国大田直轄市儒城區魚隠洞ハンビト アパート120−1206 (72)発明者 李 東 求 大韓民国大田直轄市儒城區魚隠洞ハンビト アパート133−1006 (72)発明者 趙 得 煕 大韓民国大田直轄市儒城區新成洞ハンウー ルアパート105−1102

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1モルの2−メチルピラジン、1〜20モ
    ルのアンモニア、1.5〜20モルの酸素を0.1〜10gの次式
    の触媒上に573〜873Kにてアンモキシデーションするこ
    とを特徴とするシアノピラジンの製造方法。 Mox・Py・OZ・X・Y 式中、Moはモリブデン、Pはリン、Oは酸素、Xは1ま
    たは複数のアンモニウムイオン、Yは1または複数モル
    の水、そしてx、yおよびzはそれぞれMo、PおよびO
    の数であり、y/zは0.01〜5であり、zは0.01〜10で
    ある。
  2. 【請求項2】 前記触媒を4リットル/時間の流速に
    て、573K以上、2〜6時間、窒素ガス下に前処理す
    る、請求項1記載の方法。
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EP0698603A1 (en) 1996-02-28
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