一种连续化合成苯并咪唑类化合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种连续化合成苯并咪唑类化合物的方法：在固定床反应器内，负载型多金属固体催化剂先用氢气还原活化，然后将载气改为惰性气体，调节温度为130～250℃，压力2～10MPa，用高压泵将式(I)所示的邻硝基苯胺类化合物、式(Ⅱ)所示的脂肪醇和蒸馏水的混合原料连续通入固定床反应器，进行反应，反应产物经冷凝器冷却后进入气液分离器，收集液体产物，得到式(III)所示的苯并咪唑类化合物；所述的负载型多金属固体催化剂为Cu-Pd-M/Al2O3催化剂。本发明专利技术将多步的间歇式反应改为一步连续化反应，简化了生产工艺，减少了副产物的产生，转化率最高可达100％，目标产物苯并咪唑类化合物的收率最高可达99％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在固定床反应中由硝基苯胺类化合物与脂肪醇在固体催化剂作 用下连续化合成苯并咪唑类化合物的方法。
技术介绍
苯并咪唑化合物作为一类重要的有机中间体，由于苯并咪唑化合物同时具有苯环 和咪唑环，而且苯环与咪唑环同平面构成稳定性更高的电子离域体系，具有特殊的化学结 构和电子效应，正是其特殊的结构和性质，决定了苯并咪唑化合物具有广阔的生物活性。使 得该类化合物在医药、农药、材料等领域得到了广泛的应用。因此，苯并咪唑类化合物的合 成引起了人们的极大兴趣，并且在近年来取得了较大的研究进展。 苯并咪唑类化合物的传统合成方法主要分为两种：一种是在盐酸或多聚磷酸等强 酸作用下，由邻苯二胺及其衍生物与羧酸类化合物反应而制得，该法通常需要较高的反应 温度或较长的反应时间，且产率不理想，对设备要求高。另一种则是通过邻苯二胺及其衍生 物与醛类化合物在氧化剂的作用下环合而得，该反应过程比较简便，但副产物较多，分离困 难。 合成苯并咪唑类化合物多数以邻苯二胺为原料，而邻苯二胺制备和分离使反应过 程复杂繁琐，尤其对不稳定的邻苯二胺类化合物，这些方法往往导致反应产物收率较低，对 工业化不利。因而，人们开始尝试直接使用邻硝基苯胺为原料合成苯并咪唑类化合物，该方 法具有原料易得，且省去了硝基还原为氨基的独立步骤，简化了工艺等特点。直接合成苯并 咪唑类化合物的反应受到了人们的关注。文献报导 了一种在硫代硫酸钠和微波辐射条件下，使邻硝基苯胺和醛反应合成了苯并咪唑类化合物 的方法。文献报导了一种以邻硝基苯胺和甲醛为 原料，纳米1102为催化剂，采用微型光催化反应器，在250W的紫外光照射下，快速合成了苯 并咪唑的方法。中国专利技术专利CN201310200477.X公开了一种以邻硝基苯胺类化合物和脂 肪醇为原料，以水为反应溶剂，在保护气氛中在Cu-Zn_Pd/Al203固体催化剂的作用下一锅 法合成苯并咪唑类化合物的方法，但该催化剂活性并不高，在所述条件下完全反应的时间 需6~24小时。低活性的催化剂不适用于固定床等连续化反应工艺。 上述制备方法都是在反应釜内间歇制备得到的。间歇合成法虽然方法简单、设备 简便等优点，但也存在生产效率低、三废排放多、生产操作复杂等缺点。因此，寻找一种以邻 硝基苯胺为原料连续化合成苯并咪唑类化合物的高效绿色方法十分必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在固定床反应器中，在固体催化剂的作用 下以邻硝基苯胺类化合物和脂肪醇为原料连续合成苯并咪唑化合物的方法。 本专利技术采用的技术方案是： -种连续化合成式（III)所示的苯并咪唑类化合物的方法，所述方法为：在固定 床反应器内，负载型多金属固体催化剂先用氢气在200~500°C温度下（优选250~400°C) 还原活化2-10小时（优选5~10小时），然后将载气改为惰性气体，调节反应温度为130~ 250°C，压力为2~lOMPa，用高压栗将式（I)所示的邻硝基苯胺类化合物、式（II)所示的 脂肪醇和蒸馏水的混合原料连续通入固定床反应器，进行反应，固定床反应器出口的反应 产物经冷凝器冷却后进入气液分离器，收集液体产物，得到式（III)所示的苯并咪唑类化 合物。式⑴或式（III)中，乂:七七乂各自独立为汛甲基上基~甲氧基或乙氧基； 式（II)中，札为11、C1~C3的烷基、苯基、甲基苯基、二甲基苯基或乙基苯基，优 选为H、C1~C3的烷基、苯基、2-甲基苯基、2, 3-二甲基苯基或4-乙基苯基。 本专利技术所述的负载型多金属固体催化剂为Cu-Pd-M/Al203催化剂，是以A1 203为载 体，负载有活性组分Cu、Pd和M的负载型催化剂，M选自Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、 La中的一种或两种以上。 进一步，Cu的负载量为1~10wt%，优选为2~7%;Pd的负载量为0? 2~10wt%， 优选为1~6%，更优选2~6% ;M的负载量为0. 5~8wt%，优选为1~6%，更优选1~ 5%〇 进一步，所述A1203载体的比表面积为50~600m2 ?g\孔径分布在2~40nm之 间，粒径为5~100目。优选A1203载体的比表面积为200~400m2 ?g\孔径分布在6~ 15nm之间，粒径为20~80目。 本专利技术所述的Cu-Pd-M/Al203催化剂可通过如下方法制备：先采用等体积浸渍法 制备M/A1203，按照A1203载体的质量和M的负载量取M的硝酸盐，配制M的硝酸盐水溶液， 然后将A1203载体浸渍于M的硝酸盐水溶液中，浸渍6~40h后，将全部浸渍液和载体在 100~130°C条件下干燥4~20h，再于350~550°C空气气氛中焙烧3~15h，得到负载M 氧化物的氧化铝M/A1203;根据Cu、Pd的负载量取含钯化合物和含铜化合物，加水配制得到 含钯化合物溶液、含铜化合物溶液，将M/A1203加水搅拌，升温至30~KKTC(优选40~ 90°C)，再加入含钯化合物溶液和含铜化合物溶液，30~100°C(优选40~90°C)恒温浸 渍0. 5~10h(优选3~10h);然后滴加碱性溶液调节pH值至8~10之间，保持溶液温度 再搅拌〇. 5~8h;过滤，滤饼用去离子水洗涤至中性；在70~120°C下真空干燥2~10h; 然后在240~500°C空气气氛下焙烧2~10h，最后在240~500°C下用氢气还原1~10h， 即得到Cu-Pd-M/Al203催化剂。 进一步，所述Cu-Pd-M/Al203催化剂的制备中，含钯化合物溶液中含有的Pd为 A1203质量的0. 2~10wt%，优选为1~6% ;含铜化合物溶液中含有的Cu为A1 203质量的 1~10wt%，优选为2~7% ;含M的硝酸盐溶液中含有的M为A1203质量的0? 5~8wt%， 优选为1~6 %。 进一步，所述的含钯化合物为H2PdCl4、Pd(CH3C00) 2或Pd(NO3) 2，所述的含铜化合物 为Cu(N03)2或CuCl2。 进一步，所述的碱性溶液为K0H水溶液、NaOH水溶液、NH4HC(yK溶液、（NH4) 2(：03水 溶液或氨水。 所述M的硝酸盐水溶液的体积一般与A1203载体的孔体积相等。 所述含钯化合物溶液中Pd的浓度一般为0. 01~0.lg/mL。 所述含铜化合物溶液中Cu的浓度一般为0. 01~0.lg/mL。 本专利技术所述苯并咪唑类化合物的合成中，所述式（I)所示的邻硝基苯胺类化合 物、式（II)所示的脂肪醇、蒸馏水的质量比为1:6~30:1~20,优选为1 :10~25 :4~ 15,更优选1 :12~20 :5~12。 进一步，式（I)所示的邻硝基苯胺类化合物、式（II)所示的脂肪醇和蒸馏水 的混合原料的进料流量与负载型多金属固体催化剂的质量用量之比为0. 02~2. 5Kg/ (Kgcat ?h)，优选为 0? 05 ~1. 5Kg/ (Kgcat ?h)，更优选 0? 7 ~1. 2Kg/ (Kgcat ?h)。 本专利技术所述苯并咪唑类化合物的合成中，所述的惰性气体为氮气或氩气。 进一步，本专利技术所述的惰性气体的流量与负载型多金属固体催化剂的质量用量之 比为 50 ~5000lV(Kgcat ?h)，优选 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续化合成式(III)所示的苯并咪唑类化合物的方法，其特征在于所述方法为：在固定床反应器内，负载型多金属固体催化剂先用氢气在200～500℃温度下还原活化2‑10小时，然后将载气改为惰性气体，调节反应温度为130～250℃，压力为2～10MPa，用高压泵将式(I)所示的邻硝基苯胺类化合物、式(Ⅱ)所示的脂肪醇和蒸馏水的混合原料连续通入固定床反应器，进行反应，固定床反应器出口的反应产物经冷凝器冷却后进入气液分离器，收集液体产物，得到式(III)所示的苯并咪唑类化合物；式(I)或式(III)中，X1、X2、X3、X4各自独立为H、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基；式(II)中，R1为H、C1～C3的烷基、苯基、甲基苯基、二甲基苯基或乙基苯基；所述的负载型多金属固体催化剂为Cu‑Pd‑M/Al2O3催化剂，是以Al2O3为载体，负载有活性组分Cu、Pd和M的负载型催化剂，M选自Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La中的一种或两种以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张群峰，程正，丰枫，许孝良，马磊，卢春山，李小年，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33