CN103386301B

CN103386301B - 一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法及应用

Info

Publication number: CN103386301B
Application number: CN201310321066.6A
Authority: CN
Inventors: 李小虎; 张之翔; 李岳锋; 曾利辉; 谭志勇
Original assignee: Kaili Catalyst New Materials Co Ltd
Current assignee: Kaili Catalyst New Materials Co Ltd
Priority date: 2013-07-27
Filing date: 2013-07-27
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2033-07-27
Also published as: CN103386301A

Abstract

本发明公开了一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，该方法为：一、活性炭的预处理；二、将可溶性钯化合物和助剂的可溶性盐溶解于水中，搅拌均匀得到前驱体溶液；三、将预处理的活性炭载体加入前驱体溶液中，浸渍后调节浸渍体系的pH，继续搅拌1h～5h后过滤，洗涤滤饼；四、将洗涤至中性的滤饼用纯水打浆，得到浆料，调节所述浆料pH值，加入还原剂进行还原，过滤后洗涤，干燥，得到甾体类化合物加氢用催化剂。另外，本发明还公开了该催化剂用于催化甾体类化合物加氢的方法。本发明制备的催化剂适用于甾体类化合物催化加氢，产品收率超过95%，且产品中异构体的质量百分含量小于5%，催化剂性能稳定，具有很好的可重复性。

Description

一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法及应用

技术领域

本发明属于贵金属催化剂制备技术领域，具体涉及一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法及应用。

背景技术

甾体类药物是仅次于抗生素的第二大类药物。经过数十年的研究开发，目前甾体类药物已形成种类繁多、临床应用广泛的一大类药物，主要用于治疗风湿病、心血管、胶原性病症、淋巴白血病、肿瘤、细菌性脑炎、皮肤病、内分泌失调、老年性疾病等。从国际甾体药物产业发展来看，2006年销售额已经达到400亿美元，约占世界医药产品销售额的10%。我国年产值超过180亿元人民币，占医药工业总产值的7%。

甾体类化合物是广泛存在于自然界中的一类天然化学成分，包括植物甾醇、胆汁酸、C21甾类、昆虫变态激素、强心苷、甾体皂苷、甾体生物碱、蟾毒配基等。尽管种类繁多，但它们的结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾体母核。甾体激素是在研究哺乳动物内分泌系统时发现的内源性物质，具有极重要的医药价值，在维持生命、调节性功能、机体发育、免疫调节、皮肤疾病治疗及生育控制方面有明确的作用。由于医学上的重要应用，甾体类化合物得到广泛的开发。

中国专利CN101199927A报道了一种甾体类药物中间体的制备过程用催化剂的制备方法，将活性炭与去离子水搅拌均匀，分别加入双氧水和硫酸后再加入贵金属Pd或者Pt的氯化物酸溶液。通过该工艺可以使贵金属以较小的颗粒吸附在活性炭表面，该催化剂在对6位的次甲基立体氢化成6α-甲基的过程中，提高了活性和选择性。但该催化剂的制备过程复杂，且此过程中需要用到氮气保护，对该催化剂的大规模产业化有一定的局限性。

中国专利CN102603841A报道了另外一种制备甾体类药物中间体的制备方法，其中以NaBH₄或者KBH₄为还原剂，但是实验步骤多、过程复杂，最终目标产物收率只有80%左右，且催化剂只能使用一次，容易分解。

除此之外，中国专利CN101177443A、CN101362789A、CN102212099A和CN101717422A等专利都分别对甾体类药物的制备过程进行了研究，但是这些制备方法都具有同样的反应缺点：各补反应产物对温度敏感，不易控制，且产物收率只有70%左右。

文献DE3427468，专利US2857337和专利US3138560对甾体类药物中间体的制备过程中用到的催化剂的制备过程和工艺进行了研究，但是有此种方法制备的催化剂活性和稳定性较差，且对目标产物的选择性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法。该方法操作简单，原料易得，容易实现大规模工业化生产，制备的催化剂使用后回收方便，可实现贵金属的生产-回收-再生产，回收过程中损失较少，大大降低了催化剂的生产成本。该方法制备的催化剂适用于甾体类化合物催化加氢，产品收率超过95%，且产品中异构体的质量百分含量小于5%，催化剂性能稳定，具有很好的可重复性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂由活性炭，和附着于活性炭上的钯和助剂组成；所述催化剂中钯的质量百分含量为1%～5%，助剂的质量百分含量为0.1%～1%；所述金属助剂为铂、钌、铑、钴和镍中的一种或几种；所述催化剂的制备方法为：

步骤一、将活性炭加入浓度为10mol/L～15mol/L的HNO₃溶液中浸泡1h～2h，然后将浸泡后的活性炭用去离子水洗涤至中性后过滤，得到预处理的活性炭；所述活性炭的粒径为200目～400目，活性炭的比表面积为1000m²/g～1500m²/g；

步骤二、将可溶性钯化合物和助剂的可溶性盐溶解于水中，搅拌均匀得到前驱体溶液；

步骤三、将步骤一中所述预处理的活性炭载体加入步骤二中所述前驱体溶液中，在搅拌条件下浸渍3h～6h，然后调节浸渍体系的pH值至9～12，继续搅拌1h～5h后过滤，得到滤饼，再将滤饼用水洗涤至中性；

步骤四、将步骤三中洗涤至中性的滤饼用纯水打浆，得到浆料，调节所述浆料的pH值至9～14；然后向调节pH值后的浆料中加入还原剂进行还原，过滤后洗涤滤饼，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，在80℃～120℃下干燥5h～12h，得到钯金属粒径为50nm～80nm的甾体类化合物加氢用催化剂。

上述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，所述催化剂中钯的质量百分含量为2%～4%，助剂的质量百分含量为0.4%～0.6%。

上述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，所述催化剂中钯的质量百分含量为3%，助剂的质量百分含量为0.5%。

上述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，步骤二中所述可溶性钯化合物为氯化钯、硝酸钯和醋酸钯一种或几种。

上述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，步骤二中所述助剂的可溶性盐为助剂的氯化物或硝酸盐。

上述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，步骤四中所述还原剂为甲醛、甲酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、甲酸或水合肼。

另外，本发明还提供了一种应用上述方法制备的催化剂催化甾体类化合物加氢的方法，其特征在于，该方法为：向反应器中加入冰醋酸、甾体类化合物和催化剂，然后通入氢气，在压力为0.1MPa～1.0MPa的条件下进行催化加氢反应，反应温度为20℃～50℃，反应时间为3h～8h；所述催化剂的用量为甾体类化合物质量的10%～20%。

上述的应用，所述压力为0.6MPa，反应温度为30℃，反应时间为6h。

上述的应用，所述催化剂的用量为甾体类化合物质量的15%。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明制备的催化剂以活性炭为载体，贵金属钯和助剂金属元素负载并高度分散于活性炭载体上，催化剂中钯金属粒子粒径为50nm～80nm，在载体上分布均匀，具有很好的催化活性和选择性。

2、本发明的制备方法操作简单，原料易得，容易实现大规模工业化生产，制备的催化剂使用后回收方便，可实现贵金属的生产-回收-再生产，回收过程中损失较少，大大降低了催化剂的生产成本。

3、本发明制备的催化剂适用于甾体类化合物催化加氢，产品收率超过95%，且产品中异构体的质量百分含量小于5%，大大提高了产品的收率，大幅降低了生产成本。

4、本发明制备的催化剂性能稳定，具有很好的可重复性。

5、本发明的催化方法具有步骤简单、条件温和、绿色环保的优点，为该类催化剂的大规模应用提供了有利的条件。

下面通过实施例对本发明技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

步骤一、将10g活性炭加入浓度为12mol/L的HNO₃溶液中浸泡2h，然后将浸泡后的活性炭用去离子水洗涤至中性后过滤，得到预处理的活性炭；所述活性炭的粒径为200目～300目，活性炭的比表面积为1000m²/g；

步骤二、将钯含量为0.5g的氯化钯和钴含量为0.1g的氯化钴溶解于水中，搅拌均匀得到前驱体溶液；

步骤三、称取9.4g步骤一中所述预处理的活性炭载体加入步骤二中所述前驱体溶液中，在搅拌条件下浸渍5h，然后调节浸渍体系的pH值至10，继续搅拌3h后过滤，得到滤饼，再将滤饼用水洗涤至中性；

步骤四、将步骤三中洗涤至中性的滤饼用纯水打浆，得到浆料，调节所述浆料的pH值至9；然后向调节pH值后的浆料中加入50mL浓度为0.05g/mL的硼氢化钠溶液（或硼氢化钾溶液）进行液相还原，过滤后洗涤滤饼至无氯离子，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，在100℃下干燥5h，得到钯金属粒径为50nm～80nm的甾体类化合物加氢用催化剂；所述催化剂中钯的质量百分含量为5%，助剂的质量百分含量为1%。

实施例2

本实施例与实施例1相同，其中不同之处在于：所述助剂为铂、钌、铑或镍，或者为铂、钌、铑、钴和镍中的至少两种。

实施例3

步骤一、将10g活性炭加入浓度为15mol/L的HNO₃溶液中浸泡1h，然后将浸泡后的活性炭用去离子水洗涤至中性后过滤，得到预处理的活性炭；所述活性炭的粒径为300目～400目，活性炭的比表面积为1500m²/g；

步骤二、将钯含量为0.2g的硝酸钯、钯含量为0.1g的氯化钯和钌含量为0.05g的氯化钌溶解于水中，搅拌均匀得到前驱体溶液；

步骤三、称取9.65g步骤一中所述预处理的活性炭载体加入步骤二中所述前驱体溶液中，在搅拌条件下浸渍6h，然后调节浸渍体系的pH值至9，继续搅拌1h后过滤，得到滤饼，再将滤饼用水洗涤至中性；

步骤四、将步骤三中洗涤至中性的滤饼用纯水打浆，得到浆料，调节所述浆料的pH值至14；然后向调节pH值后的浆料中加入50mL浓度为0.05g/mL的甲醛溶液进行液相还原，过滤后洗涤滤饼至无氯离子，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，在120℃下干燥5h，得到钯金属粒径为50nm～80nm的甾体类化合物加氢用催化剂；所述催化剂中钯的质量百分含量为3%，助剂的质量百分含量为0.5%。

实施例4

本实施例与实施例3相同，其中不同之处在于：所述助剂为铂、铑、钴或镍，或者为铂、钌、铑、钴和镍中的至少两种。

实施例5

步骤一、将10g活性炭加入浓度为10mol/L的HNO₃溶液中浸泡2h，然后将浸泡后的活性炭用去离子水洗涤至中性后过滤，得到预处理的活性炭；所述活性炭的粒径为250目～300目，活性炭的比表面积为1200m²/g；

步骤二、将钯含量为0.1g的氯化钯、钯含量为0.2g的醋酸钯、钯含量为0.1g的硝酸钯、铂含量为0.01g的氯化铂、钌含量为0.01g的氯化钌和镍含量为0.02g的硝酸镍溶解于水中，搅拌均匀得到前驱体溶液；

步骤三、称取9.56g步骤一中所述预处理的活性炭载体加入步骤二中所述前驱体溶液中，在搅拌条件下浸渍3h，然后调节浸渍体系的pH值至12，继续搅拌5h后过滤，得到滤饼，再将滤饼用水洗涤至中性；

步骤四、将步骤三中洗涤至中性的滤饼用纯水打浆，得到浆料，调节所述浆料的pH值至11；然后向调节pH值后的浆料中加入50mL浓度为0.05g/mL的甲酸钠溶液进行液相还原，过滤后洗涤滤饼至无氯离子，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，在80℃下干燥12h，得到钯金属粒径为50nm～80nm的甾体类化合物加氢用催化剂；所述催化剂中钯的质量百分含量为4%，助剂的质量百分含量为0.4%。

实施例6

本实施例与实施例5相同，其中不同之处在于：所述助剂为铂、钌、铑、钴和镍中的一种、两种或四种以上，或者为钌、铑、钴和镍中的三种，或者为铑、钴和镍中的两种与铂的混合物，或者为铑或钴与铂和钌的混合物。

实施例7

步骤一、将10g活性炭加入浓度为15mol/L的HNO₃溶液中浸泡1.5h，然后将浸泡后的活性炭用去离子水洗涤至中性后过滤，得到预处理的活性炭；所述活性炭的粒径为200目～300目，活性炭的比表面积为1000m²/g；

步骤二、将钯含量为0.2g的氯化钯、铂含量为0.02g的氯化铂、钌含量为0.01g的氯化钌、铑含量为0.01g的硝酸铑、钴含量为0.01g的硝酸钴和镍含量为0.01g的硝酸镍溶解于水中，搅拌均匀得到前驱体溶液；

步骤三、称取9.74g步骤一中所述预处理的活性炭载体加入步骤二中所述前驱体溶液中，在搅拌条件下浸渍4h，然后调节浸渍体系的pH值至11，继续搅拌2h后过滤，得到滤饼，再将滤饼用水洗涤至中性；

步骤四、将步骤三中洗涤至中性的滤饼用纯水打浆，得到浆料，调节所述浆料的pH值至12；然后向调节pH值后的浆料中加入50mL浓度为0.05g/mL的水合肼溶液进行液相还原，过滤后洗涤滤饼至无氯离子，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，在90℃下干燥10h，得到钯金属粒径为50nm～80nm的甾体类化合物加氢用催化剂；所述催化剂中钯的质量百分含量为2%，助剂的质量百分含量为0.6%。

实施例8

本实施例与实施例7相同，其中不同之处在于：所述助剂为铂、钌、铑、钴和镍中的至多四种。

实施例9

步骤一、将10g活性炭加入浓度为14mol/L的HNO₃溶液中浸泡2h，然后将浸泡后的活性炭用去离子水洗涤至中性后过滤，得到预处理的活性炭；所述活性炭的粒径为300目～400目，活性炭的比表面积为1500m²/g；

步骤二、将钯含量为0.1g的硝酸钯、钴含量为0.005g的硝酸钴和镍含量为0.005g的氯化镍溶解于水中，搅拌均匀得到前驱体溶液；

步骤三、称取9.89g步骤一中所述预处理的活性炭载体加入步骤二中所述前驱体溶液中，在搅拌条件下浸渍5h，然后调节浸渍体系的pH值至10，继续搅拌4h后过滤，得到滤饼，再将滤饼用水洗涤至中性；

步骤四、将步骤三中洗涤至中性的滤饼用纯水打浆，得到浆料，调节所述浆料的pH值至10；然后向调节pH值后的浆料中加入50mL浓度为0.05g/mL的甲酸溶液进行液相还原，过滤后洗涤滤饼，再将洗涤后的滤饼置于烘箱中，在120℃下干燥8h，得到钯金属粒径为50nm～80nm的甾体类化合物加氢用催化剂；所述催化剂中钯的质量百分含量为1%，助剂的质量百分含量为0.1%。

实施例10

本实施例与实施例9相同，其中不同之处在于：所述助剂为铂、钌、铑、钴和镍中的一种或三种以上，或者为铂、钌、铑和钴中的两种，或者为铂、钌和铑中的一种与镍的混合物。

对比例

以市场上购买的钯质量百分含量为5%的钯/活性炭催化剂做为对比，催化剂中钯金属的粒径为50nm～80nm。

实施例11

催化剂催化甾体类化合物加氢的方法：向反应器中加入120mL冰醋酸、10g脱氢表雄酮和1.5g实施例3制备的催化剂，然后通入氢气，在压力为0.6MPa的条件下进行催化加氢反应，反应温度为30℃，反应时间为6h，反应完后，取反应液5mL过滤，用冰醋酸稀释至50mL，用岛津高效液相色谱LC-15C分析反应液，反应产物的收率为99.3%，产物中异构体的质量百分含量为3.5%。

实施例12

催化剂催化甾体类化合物加氢的方法：向反应器中加入120mL冰醋酸、10g脱氢表雄酮和1g实施例3制备的催化剂，然后通入氢气，在压力为0.1MPa的条件下进行催化加氢反应，反应温度为20℃，反应时间为8h，反应完后，取反应液5mL过滤，用冰醋酸稀释至50mL，用岛津高效液相色谱LC-15C分析反应液，反应产物的收率为98.5%，产物中异构体的质量百分含量为4.3%。

实施例13

催化剂催化甾体类化合物加氢的方法：向反应器中加入120mL冰醋酸、10g脱氢表雄酮和2g实施例3催化剂，然后通入氢气，在压力为1.0MPa的条件下进行催化加氢反应，反应温度为50℃，反应时间为3h，反应完后，取反应液5mL过滤，用冰醋酸稀释至50mL，用岛津高效液相色谱LC-15C分析反应液，反应产物的收率为99.0%，产物中异构体的质量百分含量为3.8%。

按照实施例11的催化方法，分别采用实施例1、3、5、7、9以及对比例制备的催化剂催化脱氢表雄酮加氢，结果见下表：

表1不同催化剂催化甾体类化合物加氢的试验结果

实施例	1	3	5	7	9	对比例
							收率/%	98.5	99.3	97.2	95.3	95.3	81.5
异构体/%	4.2	3.5	4.5	4.5	4.5	6.8

从表1中可以明显看出，采用本发明的方法制备的催化剂适用于甾体类化合物加氢，与目前市场上的钯/活性炭催化剂相比，催化加氢反应的产物收率大幅提高，收率超过95%，产物中异构体的质量百分含量小于5%。

对实施例1、3、5、7、9以及对比例制备的催化剂进行重复性试验，按照实施例11的催化方法催化甾体类化合物加氢，结果见表2：

表2不同催化剂重复催化甾体类化合物加氢的试验结果

从表2中可以明显看出，本发明的方法制备的催化剂性能稳定，具有很好的可重复性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂由活性炭，和附着于活性炭上的钯和助剂组成；所述催化剂中钯的质量百分含量为2％～4％，助剂的质量百分含量为0.4％～0.6％；所述助剂为铂、钌、铑、钴和镍中的一种或几种；所述甾体类化合物为脱氢表雄酮；所述催化剂的制备方法为：

2.根据权利要求1所述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂中钯的质量百分含量为3％，助剂的质量百分含量为0.5％。

3.根据权利要求1所述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述可溶性钯化合物为氯化钯、硝酸钯和醋酸钯一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述助剂的可溶性盐为助剂的氯化物或硝酸盐。

5.根据权利要求1所述的一种甾体类化合物加氢用催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中所述还原剂为甲醛、甲酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、甲酸或水合肼。

6.一种应用如权利要求1制备的催化剂催化甾体类化合物加氢的方法，其特征在于，该方法为：向反应器中加入冰醋酸、甾体类化合物和催化剂，然后通入氢气，在压力为0.1MPa～1.0MPa的条件下进行催化加氢反应，反应温度为20℃～50℃，反应时间为3h～8h；所述催化剂的用量为甾体类化合物质量的10％～20％；所述甾体类化合物为脱氢表雄酮。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压力为0.6MPa，反应温度为30℃，反应时间为6h。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述催化剂的用量为甾体类化合物质量的15％。