CN104725299A - 一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法 - Google Patents
一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，包括以下步骤：一、将3-羟基吡啶、钌炭催化剂和纯水加入到高压反应釜中，先通入氮气排除釜内空气，然后通入氢气排除釜内氮气；二、在温度为140℃，压力为4.0MPa的条件下发生液相催化加氢还原反应，然后过滤回收钌炭催化剂，将过滤后的滤液进行减压蒸馏，收集馏出液，得到3-羟基哌啶。本发明以3-羟基吡啶为原料，以钌炭为催化剂，以纯水做溶剂催化加氢还原合成3-羟基哌啶，转化率高达100％，收率在95％以上。另外，本发明与传统的采用铑炭作催化剂或采用甲醇做溶剂还原相比，具有成本低廉、收率高、品质高的优点。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法。
背景技术
3-羟基哌啶是合成一种具有手性结构的重要中间体，很多哌啶衍生物具有抗菌、抗肿瘤、治疗老年痴呆症和麻醉等多种药理活性，同时也是治疗病毒感染(包括AIDS)及糖尿病的重要药物之一。3-羟基哌啶主要用于合成(S)-1-叔丁氧羰基-3-羟基哌啶等，具有广泛的用途和广阔的市场前景。其现有合成生产工艺中，原料比较贵，工艺长且复杂，本发明利用易得的3-羟基吡啶为原料，液相催化加氢法一步生成产物和水,可减少合成步骤,提高收率，具有很好的发展前景。
目前3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法是用金属镍催化剂将吡啶催化加氢制取哌啶，缺点是镍的催化活性较低，需要高温、高压反应，生产设备要求较高。浙江司太立制药股份有限公司采用3-羟基吡啶经5％铑炭催化加氢还原制得消旋3-羟基哌啶，但是其存在价格昂贵，生产成本很大，是钌炭价格的5倍。
在催化加氢法中钌炭催化剂是催化加氢最常用的催化剂之一，钌炭(Ru/C)主要用于苯环的还原及吡啶环还原。自从Ru/C对苯环加氢还原反应具有催化作用以来，钌炭催化加氢以其流程少，转化率高，产率高，三废少等优点，引起了国内外极大的关注。
截至目前，尚未发现以钌炭作催化剂用于制取3-羟基哌啶的相关研究见诸报道。
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3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法。该方法以3-羟基吡啶为原料，以钌炭(Ru/C)为催化剂，以纯水做溶剂催化加氢还原合成3-羟基哌啶，转化率达100％，收率在95％以上。另外，该方法与传统的采用铑炭做催化剂或采用甲醇做溶剂还原相比，具有成本低廉、收率高、品质高的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将3-羟基吡啶、钌炭催化剂和纯水加入到高压反应釜中，先采用通入氮气的方法排除高压反应釜内的空气，然后采用通入氢气的方法排除高压反应釜内的氮气；所述钌炭催化剂的加入量为3-羟基吡啶质量的1％～3％，所述纯水的体积V满足：2m≤V≤7.5m，其中m为3-羟基吡啶的质量，m的单位为g，V的单位为mL；
步骤二、对步骤一中排除氮气后的高压反应釜进行加热，同时向高压反应釜内持续通入氢气，在温度为140℃，压力为4.0MPa的条件下使3-羟基吡啶发生液相催化加氢还原反应，反应13h～14h后停止通入氢气，自然冷却后过滤回收钌炭催化剂，将过滤后的滤液进行减压蒸馏，收集馏出液，得到3-羟基哌啶。
上述的一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤一中所述钌炭催化剂的加入量为3-羟基吡啶质量的1.5％。
上述的一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤一中所述钌炭催化剂中钌的质量百分含量为5％。
上述的一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤二中所述减压蒸馏在温度为67℃～69℃，压力为26.6Pa的条件下进行。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以3-羟基吡啶为原料，以钌炭(Ru/C)为催化剂，以纯水做溶剂催化加氢还原合成3-羟基哌啶，反应方程式为：
2、本发明与传统的铑炭做催化剂或醇做溶剂还原相比，转化率高达100％，收率在95％以上，具有收率高、品质高的优点。
3、本发明采用钌炭做催化剂，一是成本低廉，是传统的铑炭催化剂价格的五分之一；二是能够使白色固体3-羟基哌啶的收率在95％以上，收率明显高于铑炭。
4、本发明采用纯水做溶剂，与采用醇做溶剂的传统工艺相比，具有经济环保，成本低廉的显著优势。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法包括以下步骤：
步骤一、将50g 3-羟基吡啶、1.0g钌质量含量为5％的钌炭催化剂和200mL纯水加入到高压反应釜中，先采用通入氮气的方法排除高压反应釜内的空气，然后采用通入氢气的方法排除高压反应釜内的氮气；
步骤二、对步骤一中排除氮气后的高压反应釜进行加热，同时向高压反应釜内持续通入氢气，在温度为140℃，压力为4.0MPa的条件下使3-羟基吡啶发生液相催化加氢还原反应，反应13h后停止通入氢气，自然冷却后过滤回收钌炭催化剂，将过滤后的滤液在温度为67℃～69℃，压力为26.6Pa的条件下进行减压蒸馏，收集馏出液，得到51.3g3-羟基哌啶。
经气相色谱检测，本实施例的原料转化率为100％，产品收率在95％以上。
实施例2
本实施例3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法包括以下步骤：
步骤一、将100g 3-羟基吡啶、2.0g钌质量含量为5％的钌炭催化剂和200mL纯水加入到高压反应釜中，先采用通入氮气的方法排除高压反应釜内的空气，然后采用通入氢气的方法排除高压反应釜内的氮气；
步骤二、对步骤一中排除氮气后的高压反应釜进行加热，同时向高压反应釜内持续通入氢气，在温度为140℃，压力为4.0MPa的条件下使3-羟基吡啶发生液相催化加氢还原反应，反应14h后停止通入氢气，自然冷却后过滤回收钌炭催化剂，将过滤后的滤液在温度为67℃～69℃，压力为26.6Pa的条件下进行减压蒸馏，收集馏出液，得到96.1g 3-羟基哌啶。
经气相色谱检测，本实施例的原料转化率为100％，产品收率在95％以上。
实施例3
本实施例3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法包括以下步骤：
步骤一、将150g 3-羟基吡啶、4.5g钌质量含量为5％的钌炭催化剂和450mL纯水加入到高压反应釜中，先采用通入氮气的方法排除高压反应釜内的空气，然后采用通入氢气的方法排除高压反应釜内的氮气；
步骤二、对步骤一中排除氮气后的高压反应釜进行加热，同时向高压反应釜内持续通入氢气，在温度为140℃，压力为4.0MPa的条件下使3-羟基吡啶发生液相催化加氢还原反应，反应13h后停止通入氢气，自然冷却后过滤回收钌炭催化剂，将过滤后的滤液在温度为67℃～69℃，压力为26.6Pa的条件下进行减压蒸馏，收集馏出液，得到155.4g 3-羟基哌啶。
经气相色谱检测，本实施例的原料转化率为100％，产品收率在95％以上。
实施例4
本实施例3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法包括以下步骤：
步骤一、将200g 3-羟基吡啶、2.0g钌质量含量为5％的钌炭催化剂和1500mL纯水加入到高压反应釜中，先采用通入氮气的方法排除高压反应釜内的空气，然后采用通入氢气的方法排除高压反应釜内的氮气；
步骤二、对步骤一中排除氮气后的高压反应釜进行加热，同时向高压反应釜内持续通入氢气，在温度为140℃，压力为4.0MPa的条件下使3-羟基吡啶发生液相催化加氢还原反应，反应13h后停止通入氢气，自然冷却后过滤回收钌炭催化剂，将过滤后的滤液在温度为67℃～69℃，压力为26.6Pa的条件下进行减压蒸馏，收集馏出液，得到206.7g 3-羟基哌啶。
经气相色谱检测，本实施例的原料转化率为100％，产品收率在95％以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。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、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将3-羟基吡啶、钌炭催化剂和纯水加入到高压反应釜中，先采用通入氮气的方法排除高压反应釜内的空气，然后采用通入氢气的方法排除高压反应釜内的氮气；所述钌炭催化剂的加入量为3-羟基吡啶质量的1％～3％，所述纯水的体积V满足：2m≤V≤7.5m，其中m为3-羟基吡啶的质量，m的单位为g，V的单位为mL；
步骤二、对步骤一中排除氮气后的高压反应釜进行加热，同时向高压反应釜内持续通入氢气，在温度为140℃，压力为4.0MPa的条件下使3-羟基吡啶发生液相催化加氢还原反应，反应13h～14h后停止通入氢气，自然冷却后过滤回收钌炭催化剂，将过滤后的滤液进行减压蒸馏，收集馏出液，得到3-羟基哌啶。
2.根据权利要求1所述的一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤一中所述钌炭催化剂的加入量为3-羟基吡啶质量的1.5％。
3.根据权利要求1所述的一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤一中所述钌炭催化剂中钌的质量百分含量为5％。
4.根据权利要求1所述的一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法，其特征在于，步骤二中所述减压蒸馏在温度为67℃～69℃，压力为26.6Pa的条件下进行。
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