如何开发高转化率、高选择性的2-氰基吡嗪催化剂? ¹

2-氰基吡嗪是合成吡嗪酰胺类抗结核病药物的基本原料，但我国目前只有小试报告，工业化生产仍未见报道。因此，开发一种高效的催化剂变得越来越紧迫。

推测2-氰基吡嗪的反应机理

通过催化剂吸附，2-甲基吡嗪经过多步脱氢和氧化反应，生成甲醛吡嗪或羧酸吡嗪，然后进行氰化反应。实验表明，氰化速度比氧化速度快得多，因此控制反应速度的关键在于脱氢和氧化步骤。此外，合成氰基吡嗪的中间产物容易被深度氧化，因此催化剂需要具有合理的脱氢中心数和供氧中心数以及适当的供氧活性。

图1 2-氰基吡嗪反应机理推测图

制备催化剂

将Sb2O3、V2O5、TiO2、蒙脱土和硅胶悬浮于水中，加入硝酸并加热至沸腾，保持一定时间后，调节pH值并冷却。然后将混合物在马弗炉中进行烘干和煅烧，最终得到实验用的催化剂。

结论

本研究提出了2-甲基吡嗪氨氧化催化合成2-氰基吡嗪的催化反应机理，并成功配制了Sb2O3-V2O5-TiO2/SiO2型催化剂。实验结果表明，该催化剂具有高选择性和高转化率，最佳实验条件为在40mL催化剂装填量下，以40%的2-甲基吡嗪水溶液0.2mL·min~1为进料，2-甲基吡嗪：氨气：氧气摩尔比为1：3：8.5，反应温度为380℃。在这些条件下，2-氰基吡嗪的选择性在70%以上，收率在55%以上。与其他同类催化剂相比，所研制的Sb2O3-V2O5-TiO2/SiO2型催化剂具有反应温度低、空速大等优点，更适合工业化生产。

参考文献

[1] Journal of Chemical Research, Miniprint, , # 10 p. 2860 - 2875