本發明涉及精細化工合成領域，具體涉及一種利用3-甲基吡啶制備煙酰胺的方法。
背景技術：
煙酰胺屬維生素B族化合物，主要作食品、飼料添加劑、醫藥、染料的中間體。人工合成的煙酰胺最大應用領域是作飼料添加劑，通過飼料喂養試驗證明，人工合成的煙酸可以百分之百地被動物吸收利用，短期內就能取得明顯的增重效果；在醫藥中主要用于治療因體內煙酰胺缺乏影響細胞正常呼吸、代謝而導致的糙皮病；同時還可以添加到面粉等食品中來補充人體所需的維生素。煙酰胺下游產品也有很多，例如：6-甲基煙酰胺、2-甲基煙酰胺、N-羥甲基煙酰胺等非常重要的化工中間體。目前，常用3-氰基吡啶在堿性條件下水解制得煙酰胺，報道的文獻中，該反應常伴有煙酸副產物，產物分離困難，而且收率不高；還有用微生物催化法，3-氰基吡啶在特定菌種產生的酶催化下生成煙酰胺，該方法雖然具有反應條件溫和、環境污染小、產物純度高等優點，但是由于菌種易變質，從而影響反應和煙酰胺的品質；文獻中還有用氧化劑二氧化錳、雙氧水等催化氧化制備煙酰胺，但都存在副反應多，轉化率不高，后處理繁瑣等不足。因此，對煙酰胺的合成方法進行研究改進具有重要意義。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供了一種高收率、易分離的由3-甲基吡啶制備煙酰胺的方法。
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：
一種利用3-甲基吡啶制備煙酰胺的方法，步驟如下：
1)催化氧化：將3-甲基吡啶汽化，與NH3、空氣和水蒸汽混合，通入沸騰床反應器，以VPO/SiO2為催化劑，300℃下進行催化氧化反應，制3-氰基吡啶；
2)水解反應：將3-氰基吡啶溶于乙醇中，加入30％鹽酸和相轉移催化劑，升溫至70-90℃，保溫進行水解反應，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺。
優選地，所述步驟1)中VPO/SiO2催化劑為SiO2負載釩磷氧化物催化劑，釩和磷的摩爾比是1：1。
優選地，所述步驟1)中3-甲基吡啶、NH3、空氣、水蒸汽的摩爾比為1：(6-8)：20：6。
優選地，所述步驟1)中3-甲基吡啶汽化溫度為200℃。
優選地，所述步驟2)中3-氰基吡啶、30％鹽酸、相轉移催化劑的摩爾比為1：(3-5)：(0.05-0.1)。
優選地，所述相轉移催化劑為四乙基氯化銨或四丁基溴化銨。
優選地，所述步驟2)中水解反應時間為6-10h。
本發明有益效果：本發明以3-甲基吡啶為原料，以VPO/SiO2為催化劑，制得3-氰基吡啶的產率可達97％，3-氰基吡啶在酸性條件及相轉移催化劑存在下，即可制得高含量和產率的煙酰胺，無需使用價格昂貴的催化劑，且本發明合成方法副反應少，反應條件溫和，總收率達94％，煙酰胺含量達99％，易于工業化操作生產。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1：
VPO/SiO2催化劑的制備：
在25mL的圓底燒瓶中加入12mL水，然后加入1.359g磷酸和2.564g乙二酸，加熱至70℃，將1.350g五氧化二釩加入攪拌中的熱酸混合液中，待五氧化二釩完全溶解，將10g二氧化硅(孔徑300–425μm)浸入燒瓶中，浸漬1h后，倒入坩堝，放入馬弗爐在550℃下焙燒12h，即得。
實施例2：
煙酰胺制備:
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，將16g(0.05mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至80℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺115g，收率96％，含量99％。
實施例3：
煙酰胺制備:
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h后，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3102g(6mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃條件下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達95％以上，制得3-氰基吡啶98g，產率達92％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸359g(2.91mol)，將16g(0.05mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至80℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺110g，收率91％，含量98％。
實施例4：
煙酰胺制備:
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3136g(8mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃條件下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達96％，制得3-氰基吡啶102g，產率達95％，含量97％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸600g(4.85mol)，將16g(0.05mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至80℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺115g，收率93％，含量96％。
實施例5：
煙酰胺制備:
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，將7g(0.02mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至80℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺109g，收率90％，含量98％。
實施例6：
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，將31g(0.097mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至70℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺108g，收率89％，含量98％。
實施例7：
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，將16g(0.05mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至90℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺102g，收率85％，含量99％。
實施例8：
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，將16g(0.05mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至80℃，保溫反應6h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺99g，收率83％，含量99％。
實施例9：
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，將16g(0.05mol)四丁基溴化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至80℃，保溫反應10h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺104g，收率86％，含量98％。
實施例10：
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，將8g(0.05mol)四乙基氯化銨加入攪拌中的反應瓶中，升溫至80℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺97g，收率79％，含量97％。
實施例11：
催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃條件下發生氧化反應,3-甲基吡啶轉化率僅30％，但沒有得到3-氰基吡啶。
實施例12：
1)催化氧化：氧化過程在沸騰床反應器中進行，將VPO/SiO2催化劑在300℃活化3h，將3-甲基吡啶93g(1mol)在200℃氣化，與NH3119g(7mol)、空氣580g(20mol)和水蒸汽108g(6mol)混合通入反應器，300℃下發生催化氧化反應，3-甲基吡啶轉化率可達98％以上，制得3-氰基吡啶103g，產率達97％，含量98％。
2)水解反應：室溫下，將3-氰基吡啶103g(0.97mol)加入反應燒瓶，加入少量乙醇使其溶解，然后加入30％鹽酸480g(3.88mol)，升溫至80℃，保溫反應8h，降至室溫，往反應液中加入乙醚，析出固體，過濾，濾餅用乙醚洗滌得白色晶體煙酰胺70g，收率50％，含量85％。
綜上所述，由實施例1-10和實施例11-12的對比，可以看出，VPO/SiO2催化劑的存在保證了催化氧化反應的進行，相轉移催化劑的存在則明顯提高了產物的收率和含量。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。