1867年第一次在實驗室里合成煙酸,但直到二十世紀30年代煙酸才真正實現工業化。最初工業化通過氧化尼古丁合成煙酸,后大多采用喹啉、2-甲基-5-乙基吡啶和3-甲基吡啶等烷基吡啶為原料,經化學或電化學氧化合成煙酸。從合成方法分類,一般分為以硝酸、高錳酸鉀等作為氧化劑的試劑氧化法,以氨氣和空氣作為氧化劑的氨氧化法,空氣直接氧化法,電解氧化法,生物轉化法和吡啶羥基化法等。從主要原料分類,有尼古丁、6-羥基喹啉、萘、吡啶、3-吡啶甲醛、3-甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶,目前應用較廣的是3-甲基吡啶路線。
烷基吡啶直接氧化法
1、硝酸氧化法
以硝酸為氧化劑,在鈦材管式反應器中通入硝酸水溶液和MEP的混合物,在330℃、29MPa反應8h再分離、精制得到煙酸純品。
2、空氣氧化法
空氣氧化法以空氣作為氧化劑直接氧化3-甲基吡啶合成煙酸,因其效率高、成本低的特點近年來備受關注。這一方法最早是在加有催化劑的烷基吡啶中通入空氣進行氧化反應,后來改進為以3-甲基吡啶為原料,在固定床反應器中,在350℃-400℃下氣固相催化氧化反應3h合成煙酸。催化劑可以長期套用,通過空氣直接氧化3-甲基吡啶得到煙酸,經濟性較好,如果能提高單程轉化率,將成為一種成本低、效率高的生產工藝,其核心在于高效、低成本、壽命長的催化劑開發,目前大都停留在實驗室研究階段,尚未有成功實施產業化的報道。
3、電解氧化法
電解氧化法因其條件溫和、氧化劑價格低廉、毒性及污染小、生產成本低等優點,在生產上應用較為廣泛。與化學氧化法相似,常以烷基吡啶類化合物為原料,經電化學氧化合成煙酸,但不足之處在于電解效率低,主要是因為電解槽所用隔離膜選擇滲透性差,使該法工業生產受到較大限制。
4、氰基吡啶水解法
該法以3-甲基吡啶或MEP為原料,在催化劑床層中與氨和氧氣按一定比例進行氣固相催化氧化,生成3-氰基吡啶,水解純化得到煙酸。該工藝使3-甲基吡啶的單程轉化率提高到99%,3-氰基吡啶水解制備煙酸的選擇性也提高到99%。
氨氧化法原料是吡啶堿生產過程中產出比例最高的副產物——3-甲基吡啶,價格低廉,來源廣泛,且反應條件相對溫和,在常壓或低壓條件下即可進行,生產安全可靠,現有技術單程轉化率較高,選擇性較好,得到的產品純度高,可實現連續化合成,適合大規模工業化生產,已成為目前工業上制備煙酸應用最廣泛的方法之一。
5、生物合成法
腈的酶法水解有著化學方法無可比擬的優越性,具有效率高、選擇性好、反應條件溫和、環境污染小、成本低、產物光學純度高等優點,符合綠色化學的發展方向。瑞士已有公司將酶催化法合成B族維生素煙酸實現工業化生產。日本京都大學山田秀明等以Rhodococcasrhodochrous J1菌生產煙酸。