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 PDF

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文永忠
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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

一种3-羟基吡啶液相催化加氢制备3-羟基哌啶的方法
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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