CN114471656B - 适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂及其制备方法和应用。制备方法包括：将氨基葡萄糖盐酸盐在惰性气体保护下于400‑1000℃煅烧得到氮掺杂炭材料；氮掺杂炭材料中氮的质量百分含量为7％‑12％；将氮掺杂炭材料浸渍于钯的前驱体溶液中，20‑100℃下搅拌干燥得到粗品；将粗品在还原性气氛下于200‑400℃还原，得到适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂；适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂中，Pd粒径为1‑20nm。本发明催化剂在选择性加氢制备吡格列酮过程中表现出高转化率和较高选择性。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
吡格列酮是临床上常用于治疗II型糖尿病的噻唑烷二酮类药物，通过直接降低胰岛素抵抗和改善β细胞功能达到持久控制血糖的目的，是一类高效的胰岛素增敏剂。而化合物5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮(化合物1，结构如下所示)是制备吡格列酮的关键中间体，实现该化合物选择性氢化制备吡格列酮具有重要意义。
目前，现有技术中已知的能实现该步选择性氢化的主要方法有：使用含钴离子络合物催化剂的硼氢化钠还原法、钯炭催化氢化法、雷尼镍还原法、醇镁体系还原法等。文献(Synthesis and Reactivity in Inorganic Metal-Organic and Nano-MetalChemistry,2013,43(3):221-225.)介绍了采用甲醇中的镁催化还原化合物1成功制备了吡格列酮。日本专利JPH08277279A中采用商用的雷尼镍实现了化合物1在二氧六环中选择性氢化生成吡格列酮的过程。专利WO2009104200A1介绍了基于硼氢化钠和氯化钴-二甲基乙二肟(CoCl2-DMG)和硼氢化钠的催化剂，能有效催化化合物1在较温和的条件下较高效地转为吡格列酮的方法，收率为88％。专利WO2005058827A1中介绍了一种化合物1在甲醇、水的混合物中被商业化钯炭有效选择性加氢的方法，转化率高达99.7％，吡格列酮收率84％。由于化合物1和吡格列酮结构过于相似，难以分离，因此采用高转化率的催化剂是必要的。而在上述方法中，醇镁体系还原法活性不高，得到的产物纯度较低，产品质量较差；雷尼镍还原法工艺安全性差，风险高，不适合工业化；硼氢化钠还原法和钯炭催化还原法能够实现化合物1的完全转化，有良好的工业应用前景。其中，以钯碳作为催化剂实施的催化氢化方法是工业上常用的还原方法，具有活性高、便于回收、产品分离纯化步骤容易等优点。但受到化合物以及产物对钯碳催化剂毒化作用的影响。在现有专利中，反应物与金属钯的摩尔比常处于3-10之间，才能保证化合物1转化率大于99％，所需催化剂成本高昂，且产品中Pd残留严重，严重限制了该方法在制备吡格列酮中的应用。因此，降低金属Pd的用量是实现吡格列酮高效催化加氢的关键。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂的制备方法。本发明开发氮掺杂炭材料为载体，Pd为活性成分，利用N原子改变材料电性、酸碱性以及载体金属间作用力，以此调控Pd纳米颗粒的活性和稳定性，从而制备出一种能满足生产需求的吡格列酮关键中间体催化氢化的催化剂。
一种适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂的制备方法，包括步骤：
(1)将氨基葡萄糖盐酸盐在惰性气体保护下于400-1000℃(优选650-750℃，进一步优选650℃)煅烧得到氮掺杂炭材料；所述氮掺杂炭材料中氮的质量百分含量为7％-12％；
(2)将所述氮掺杂炭材料浸渍于钯的前驱体溶液中，20-100℃下搅拌干燥得到粗品；
(3)将所述粗品在还原性气氛下于200-400℃(优选200-300℃，进一步优选300℃)还原，得到适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂；
所述适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂中，Pd粒径为1-20nm。
本发明制备方法中，氨基葡萄糖盐酸盐直接提供氮源和碳源。
本发明研究发现，往载体中掺入氮原子是调节催化剂选择性加氢制备吡格列酮反应中的稳定性和活性的有效方法。基于氮原子的碱性和电负性，氮掺杂的碳载体可以增强载体电子云密度，降低底物在催化位点的吸附能，提高反应选择性。此外，氮原子与金属的配位能力可以有效分散金属纳米颗粒、减少金属流失，提高催化剂的活性和稳定性。
所述的制备方法，步骤(1)中，惰性气体优选包括氩气、氮气、氦气中的一种或多种，进一步优选为氩气。
在一优选例中，所述的制备方法，步骤(1)中，以0.5-30℃/min的升温速率升温至400-1000℃。
在一优选例中，所述的制备方法，步骤(1)中，煅烧时间为0.5-4h。
所述的制备方法，步骤(2)中，钯的前驱体优选为PdCl2、Pd(CH3COO)2、Pd(NO3)2中的一种，进一步优选为醋酸钯Pd(CH3COO)2。
在一优选例中，所述的制备方法，步骤(3)中，还原性气氛为氢氩混合气氛，其中氢气体积占比优选为5％-20％，进一步优选为10％。
在一优选例中，所述的制备方法，步骤(3)中，以0.2-30℃/min的升温速率升温至200-400℃。
在一优选例中，所述的制备方法，步骤(3)中，还原时间为1-5h。
本发明还提供了所述的制备方法制备得到的适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂。
该催化剂可表达为Pd/CN，包括载体和活性组分，所述的活性组分为Pd的纳米颗粒，所述的载体为氮掺杂炭材料，以氮掺杂炭材料作为载体有利于金属Pd的分散、稳定。
在一优选例中，所述的催化剂，Pd与氮掺杂炭材料的质量比为0.1-5:100。
在一优选例中，所述催化剂的比表面积为10-1000m2 g-1。
本发明还提供了所述的催化剂在选择性氢化5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮制备吡格列酮中的应用。
在吡格列酮的合成工艺中，本发明催化剂用于中间体5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮的选择性加氢还原时，较于商用钯炭表现出更好的活性(转化率>99％)、选择性和稳定性。
在反应物5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮与Pd的摩尔比为13-16的条件下，反应物转化率仍可达到大于99％，同时产物吡格列酮选择性也大于93％。
作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种选择性氢化5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮制备吡格列酮(化合物2)的方法，包括：将反应物5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮、溶剂和权利要求5-7任一权利要求所述的催化剂投入高压釜中，在氢气氛围下进行选择性氢化反应，反应结束，降温并过滤催化剂，得到吡格列酮。
上述方法的反应过程可表达为下式：
上述方法中，所述的溶剂可以是本领域加氢反应常用的溶剂，本领域的技术人员可以按照现有知识进行选择，一般为极性溶剂甲醇、甲酸、乙酸、酸类、二氧六环等，优选二氧六环。
上述方法中，氢气氛围优选为0.1-10MPa，进一步优选为1-3MPa。
上述方法中，选择性氢化反应的温度优选为80-110℃，进一步优选为100℃。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
本发明催化剂以氮掺杂炭材料为载体，有利于金属Pd的分散和稳定，同时该催化剂在选择性加氢制备吡格列酮过程中表现出高转化率和较高选择性，避免了加氢不完全导致的反应物、产物难以分离，且原料来源广泛、价格低廉、生物无毒，利于降低催化剂成本和环境保护。
附图说明
图1为实施例1催化剂A的透射电镜(TEM)照片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
催化剂的制备：在瓷舟中加入约1g氨基葡萄糖盐酸盐，放入管式炉中通氩气煅烧，10℃/min升至650℃，恒温1h，然后将其研磨均匀，制得CN-650载体，干燥保存，其中N:C＝1:8.5，BET＝102.3m2 g-1。
在0.5mL丙酮溶液中加入99.5mg CN-650载体，搅拌制成悬浮液，滴加预先配好的含有4.6mg Pd(OAc)2的前驱体溶液，加热搅拌挥干溶剂，得到的黑色粉末充分研磨后转移至瓷舟中，在管式炉中通氢气还原，2.8℃/min升至300℃，保持4h，得到催化剂A，其透射电镜照片如图1所示。催化剂金属Pd负载量为1.82wt.％，BET＝195.7m2 g-1。
实施例2
催化剂的制备：在瓷舟中加入约1g氨基葡萄糖盐酸盐，放入管式炉中通氩气煅烧，10℃/min升至650℃，恒温1h，然后将其研磨均匀，制得CN-650载体，干燥保存，其中N:C＝1:8.5。
在0.5mL丙酮溶液中加入100.2mg CN-650载体，搅拌制成悬浮液，滴加预先配好的含有2.2mg Pd(OAc)2的前驱体溶液，加热搅拌挥干溶剂，得到的黑色粉末充分研磨后转移至瓷舟中，在管式炉中通氢气还原，2.8℃/min升至300℃，保持4h，得到催化剂B。催化剂金属Pd负载量为0.94wt.％。
实施例3
催化剂的制备：在瓷舟中加入约1g氨基葡萄糖盐酸盐，放入管式炉中通氩气煅烧，10℃/min升至650℃，恒温1h，然后将其研磨均匀，制得CN-650载体，干燥保存，其中N:C＝1:8.5。
在0.5mL丙酮溶液中加入100.5mg CN-650载体，搅拌制成悬浮液，滴加预先配好的含有4.5mg Pd(OAc)2的前驱体溶液，加热搅拌挥干溶剂，得到的黑色粉末充分研磨后转移至瓷舟中，在管式炉中通氢气还原，2.8℃/min升至200℃，保持4h，得到催化剂C。催化剂金属Pd负载量为1.75wt.％。
实施例4
催化剂的制备：在瓷舟中加入约1g氨基葡萄糖盐酸盐，放入管式炉中通氩气煅烧，10℃/min升至750℃，恒温1h，然后将其研磨均匀，制得CN-750载体，干燥保存，其中N:C＝1:11。
在0.5mL丙酮溶液中加入100.3mg CN-650载体，搅拌制成悬浮液，滴加预先配好的含有4.5mg Pd(OAc)2的前驱体溶液，加热搅拌挥干溶剂，得到的黑色粉末充分研磨后转移至瓷舟中，在管式炉中通氢气还原，2.8℃/min升至300℃，保持4h，得到催化剂D。催化剂金属Pd负载量为1.84wt.％。
对比例1
对比例1为商用含水量55wt.％负载金属Pd10wt.％的Pd/C，记为催化剂E，ICP-OES测得实际金属Pd负载量为9.53wt.％。
催化剂性能评价：
5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮加氢制备吡格列酮反应。
微型磁力搅拌高温高压反应釜中加入催化剂，5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮和二氧六环，二氧六环的体积与5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮的质量之比为1mL:10mg，高压釜先后用氮气、氢气置换3次，连续通入氢气并保持氢气压力为2.0MPa，控制反应温度为100℃，达到反应终点后，降温、过滤分离催化剂，对上清液取样分析产物组成，催化剂可循环套用。
表1展示了各催化剂的反应评价结果。
表1
注：条目1、2、5反应时间为4h，条目3、4反应时间为6h。
从表1可看出，催化等量的反应物，本发明催化剂用量更少，且转化率和选择性更高，明显优于商用Pd/C催化剂。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂在选择性氢化5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮制备吡格列酮中的应用，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括步骤：
（1）将氨基葡萄糖盐酸盐在惰性气氛保护下于400-1000℃煅烧得到氮掺杂炭材料；所述氮掺杂炭材料中氮的质量百分含量为7%-12%；
（2）将所述氮掺杂炭材料浸渍于钯的前驱体溶液中，20-100℃下搅拌干燥得到粗品；
（3）将所述粗品在还原性气氛下于200-400℃还原，得到适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂；
所述适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂中，Pd粒径为1-20 nm；
反应物5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮与Pd的摩尔比为13-16，反应物转化率大于99%，产物吡格列酮选择性大于93%。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（1）中：
惰性气氛包括氩气、氮气、氦气中的一种或多种；
以0.5-30℃/min的升温速率升温至400-1000℃；
煅烧时间为0.5-4 h。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中，钯的前驱体为PdCl2、Pd(CH3COO)2、Pd(NO3)2中的一种。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（3）中：
还原性气氛为氢氩混合气氛，其中氢气体积占比为5%-20%；
以0.2-30℃/min的升温速率升温至200-400℃；
还原时间为1-5 h。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，Pd与氮掺杂炭材料的质量比为0.1-5:100。
6. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述催化剂的比表面积为10-1000 m2 g-1。
7.一种选择性氢化5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮制备吡格列酮的方法，其特征在于，包括：将反应物5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮、溶剂和适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂投入高压釜中，在氢气氛围下进行选择性氢化反应，反应结束，降温并过滤催化剂，得到吡格列酮；
所述催化剂的制备方法包括步骤：
（1）将氨基葡萄糖盐酸盐在惰性气氛保护下于400-1000℃煅烧得到氮掺杂炭材料；所述氮掺杂炭材料中氮的质量百分含量为7%-12%；
（2）将所述氮掺杂炭材料浸渍于钯的前驱体溶液中，20-100℃下搅拌干燥得到粗品；
（3）将所述粗品在还原性气氛下于200-400℃还原，得到适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂；
所述适用于选择性加氢制备吡格列酮的催化剂中，Pd粒径为1-20 nm。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，氢气氛围为0.1-10 MPa，选择性氢化反应的温度为80-110℃。
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Citations (1)
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