一种催化S‑(+)‑2‑氨基丁酸加氢合成S‑(+)‑2‑氨基丁醇的方法技术

一种催化S‑(+)‑2‑氨基丁酸加氢合成S‑(+)‑2‑氨基丁醇的方法，是以S‑(+)‑2‑氨基丁酸为原料，水为溶剂，Ru‑X‑Y/AC为催化剂，在酸性条件下经催化加氢反应得到产物S‑(+)‑2‑氨基丁醇；所述的Ru‑X‑Y/AC催化剂中，X为Pt、Pd中的一种，Y为Cu、Mn、Fe中的一种，且Ru、X、Y三金属的负载量分别是3～5wt％、0.1～1wt％、0.1～1wt％。本发明专利技术方法可在相对较低的压力和温度下得到较高的收率，大大缩短了反应时间，降低了能耗，且催化剂稳定好可重复套用。

A catalytic S (+) 2 amino butyric acid hydrogenation synthesis of S (+) method 2 2-aminobutanol

A catalytic S (+) 2 amino butyric acid hydrogenation synthesis of S (+) method 2 2-aminobutanol, with S (+) 2 amino butyric acid as raw material, water as solvent, Ru X Y/AC as catalyst under acidic conditions by hydrogenation the obtained product S (2 +) 2-aminobutanol; Ru X Y/AC the catalyst, X as a Pt, Pd, Y, Mn, a Cu Fe, and Ru, X, Y three metal loading is 3 ~ 5wt%, respectively. 0.1 ~ 1wt%, 0.1 ~ 1wt%. The method of the invention can obtain a higher yield at relatively low pressure and temperature, greatly shorten the reaction time and reduce energy consumption, and the catalyst is stable and can be repeatedly applied.

【技术实现步骤摘要】
一种催化S-(+)-2-氨基丁酸加氢合成S-(+)-2-氨基丁醇的方法(一)
本专利技术涉及一种由Ru基三金属负载活性炭催化剂催化S-(+)-2-氨基丁酸加氢制备S-(+)-2-氨基丁醇的方法。(二)
技术介绍
S-(+)-2-氨基丁醇是一种具有手性的氨基醇。由于N原子和O原子具有良好的配位能力，通常可以用于医药、化工及不对称合成领域。S-(+)-2-氨基丁醇是合成治疗肺结核的原药中间体，主要用于合成乙胺丁醇。由于国内技术的限制，S-(+)-2-氨基丁醇的纯度不高，因此乙胺丁醇大多依赖于进口。数据显示每年我国乙胺丁醇的进口量在100吨以上，进口总额在500万美元以上。如果我们能在较温和的条件下得到较高纯度和收率的乙胺丁醇，对于降低肺结核药物的价格具有巨大的意义。S-(+)-2-氨基丁醇的合成主要以廉价易得的S-(+)-2-氨基丁酸为原料，合成方法主要有化学拆分法和立体选择性合成法两种。化学拆分法步骤复杂、生产成本高以及产生污染问题，因此工业应用较困难。立体选择性合成法主要有“两步法”和“一步法”两种。所谓“两步法”就是将S-(+)-2-氨基丁酸先经过酯化转化为较易于加氢的S-(+)-2-氨基丁酸酯，然后将S-(+)-2-氨基丁酸酯经过催化加氢得到S-(+)-2-氨基丁醇，这种方法第二步加氢较容易，但第一步的酯化过程操作较困难且易产生副产物，产品收率不高。而“一步法”就是将S-(+)-2-氨基丁酸直接催化加氢得到S-(+)-2-氨基丁醇，这种方法虽然加氢难度较大，但操作简单容易，选择合适的条件可以得到较好的结果。文献中鲜有报道S-(+)-2-氨基丁酸直接催化加氢制S-(+)-2-氨基丁醇，这里用其它类似的氨基酸加氢来说明。氨基酸加氢的实质是碳氧双键的加氢，常用的催化剂有Ni基催化剂，Ru、Pt等负载型催化剂及采用双金属负载型催化剂。其中最常用的是廉价Ru负载型单金属或修饰型双金属催化剂。Antons(U.S.Patent5536879,1996.)考察了不同钌基催化剂催化氨基酸加氢对产物氨基醇的光学纯度的影响。以RuO2为催化剂催化L-丙氨酸加氢时，L-丙氨醇的ee值为93％，以5wt％的Ru/C催化剂时，L-丙氨醇的ee值为98％，以5wt％的Ru/Al2O3催化剂时，L-丙氨醇的ee值为98.5％。Miller(Ind.Eng.Chem.Res.,2004,43,3297-3303.)以5wt％的Ru/C为催化剂催化L-丙氨酸加氢合成L-丙氨醇的反应中，考察了反应温度(363-398K)、压力(1.7-13.7MPa)及磷酸的用量(0.07-1.2M)对反应的影响，当温度为398K，氢气压力为6.9MPa，CH2,liquid为0.062kmol/m3，磷酸为0.29M时，L-丙氨酸的转化率>99％，L-丙氨醇的选择性为96％，ee值为90.7％。适当降低反应温度，可以提高L-丙氨醇的ee值，但是原料的转化率会明显降低，当温度降至363K时，原料的转化率降至63％。提高反应的压力，可以提高原料的转化率与产物的收率和ee值，但是会增加实验的危险性和生产成本，同时磷酸作为助剂会造成环境污染。Pimparkar(Ind.Eng.Chem.Res.,2008,47,7648-7653.)同样以Ru/C为催化剂分别催化丝氨酸、丙氨酸和赖氨酸加氢合成相应的手性胺基醇，反应压力为7MPa，温度为130℃，所用的酸为磷酸，最优条件下的转化率约为90％。由于单金属的Ru催化剂要在较高的温度(≥100℃)下才具有高的活性，同时温度过高又会使产物氨基醇发生消旋化反应，进而导致产物的选择性和光学纯度降低。为了降低反应温度，提高反应性能，二元复合金属催化剂及非贵金属修饰的钌催化剂开始有所报道。Antons(U.S.Patent6310254,2001.)以Ru-Re/C催化剂催化各种氨基酸。其中在60℃、200bar的条件下催化L-丙氨酸反应7小时，得到L-丙氨醇的ee值>99.9％，产物收率为71％。同样Beller(Catalysistoday,2007,121,140-150.)在Ru/C催化剂的基础上再浸渍金属Re，得到Ru-Re/C双金属催化剂，在反应压力为20Mpa，温度为80℃，当m(Ru):m(Re)＝1:1时，催化剂的活性最高，L-脯氨酸催化加氢13h后反应转化完全，光学纯度为99.5％。Tomishige(Chem.Commun.,2014,50,6656-6659.)报道M/C(M＝Ru,Rh,Pd,Pt)催化剂催化L-丙氨酸加氢制L-丙氨醇的加氢活性，其中Ru/C的活性最高，其转化率为7.5％；又比较了M-M’Ox/C(M＝Ru,Rh,Pd,Pt；M’Ox＝MoOx,WOx,ReOx)和M-M’Ox/SiO2(M＝Ru,Rh,Pd,Pt；M’Ox＝MoOx,WOx,ReOx)催化剂的性能，其中活性和选择性最高的是Rh-MoOx/SiO2，反应物的转化率为46.8％，收率为42.2％，选择性为90.2％。接着调整Mo:Rh质量比，当m(Mo):m(Rh)＝1:8时，Rh-MoOx/SiO2催化剂催化L-丙氨酸加氢制L-丙氨醇的性能达到最优值，反应12h后反应物完全转化，产物的选择性接近90％，副产物有约12％的异丙胺。反应中所用的酸为硫酸，反应压力为8MPa。双金属负载型催化剂催化氨基酸转化为氨基醇虽然降低了反应温度，但反应的压力相对较高，约10％的副产物会增加产物分离成本，不利于工业化生产。综上所述，文献报道的方法缺点主要有：(1)要达到好的转化率和收率，导致反应时间长，温度高，催化剂易失活；(2)使用磷酸作为助剂，成本高，造成环境污染。本专利技术在催化剂的制备是以高比表面积的活性炭为载体，以钌基为主催化剂，接着引入另两种金属助剂，反应中利用钌活化H2，另两种金属协同活化和极化C＝O双键，降低了反应的温度和压力，大大缩短了反应的时间，产物的选择性和收率都较高。同时利用三金属之间的相互作用减少了反应中活性组分的流失，使催化剂得以循环高效利用。即：以新型的Ru-X-Y三金属负载活性炭为催化剂，一步催化S-(+)-2-氨基丁酸加氢合成S-(+)-2-氨基丁醇。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效的、新型的S-(+)-2-氨基丁醇的催化加氢合成方法，可在相对较低的压力和温度下得到较高的收率，大大缩短了反应时间，降低了能耗，且催化剂稳定好可重复套用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种催化S-(+)-2-氨基丁酸加氢合成S-(+)-2-氨基丁醇的方法，以S-(+)-2-氨基丁酸为原料，水为溶剂，Ru-X-Y/AC为催化剂，在酸性条件下经催化加氢反应得到产物S-(+)-2-氨基丁醇；所述的Ru-X-Y/AC催化剂中，X为Pt、Pd中的一种，Y为Cu、Mn、Fe中的一种，且Ru、X、Y三金属的负载量分别是3～5wt％、0.1～1wt％、0.1～1wt％；反应式如下：所述方法包括：一、Ru-X-Y/AC催化剂的制备：(a)取活性炭置于反应容器中，逐滴滴加钌盐水溶液，滴毕搅拌下升温至60～80℃，继续搅拌2～4小时，然后调节pH＞12.5，继续搅拌1～2小时，冷却静置1～2小时后减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化S‑(+)‑2‑氨基丁酸加氢合成S‑(+)‑2‑氨基丁醇的方法，以S‑(+)‑2‑氨基丁酸为原料，水为溶剂，Ru‑X‑Y/AC为催化剂，在酸性条件下经催化加氢反应得到产物S‑(+)‑2‑氨基丁醇；所述的Ru‑X‑Y/AC催化剂中，X为Pt、Pd中的一种，Y为Cu、Mn、Fe中的一种，且Ru、X、Y三金属的负载量分别是3～5wt％、0.1～1wt％、0.1～1wt％；反应式如下：

【技术特征摘要】
1.一种催化S-(+)-2-氨基丁酸加氢合成S-(+)-2-氨基丁醇的方法，以S-(+)-2-氨基丁酸为原料，水为溶剂，Ru-X-Y/AC为催化剂，在酸性条件下经催化加氢反应得到产物S-(+)-2-氨基丁醇；所述的Ru-X-Y/AC催化剂中，X为Pt、Pd中的一种，Y为Cu、Mn、Fe中的一种，且Ru、X、Y三金属的负载量分别是3～5wt％、0.1～1wt％、0.1～1wt％；反应式如下：所述方法包括：一、Ru-X-Y/AC催化剂的制备：(a)取活性炭置于反应容器中，逐滴滴加钌盐水溶液，滴毕搅拌下升温至60～80℃，继续搅拌2～4小时，然后调节pH＞12.5，继续搅拌1～2小时，冷却静置1～2小时后减压抽滤，滤饼用去离子水洗涤至滤液呈中性，真空干燥得到负载钌盐的活性炭；(b)将钌盐替换为X的可溶性盐和Y的可溶性盐的组合，按照步骤(a)的操作将X的可溶性盐和Y的可溶性盐负载到负载钌盐的活性炭上，得到负载钌盐、X的可溶性盐和Y的可溶性盐的活性炭；(c)将负载钌盐、X的可溶性盐和Y的可溶性盐的活性炭与去离子水混合搅拌，滴加过量的甲醛溶液，于60～80℃还原2～3小时，然后经过滤、洗涤、真空干燥得到Ru-X-Y/AC催化剂；二、反应步骤：(1)将S-(+)-2-氨基丁酸、去离子水、酸、Ru-X-Y/AC催化剂按照质量比为1：20～70：0.8～1.5：0.1～0.5依次加入到高压反应釜中，检测反应釜气密性，用氮气置换反应釜内的空气，再通入氢气置换氮气，设定反应体系的温度为70℃～120℃和压力为5～10MPa，进行加氢反应；所述的酸为质量浓度≥85％的磷酸或质量浓度95～98％的浓硫酸；(2)反应一定时间后，当压力表示数不变时停止反应，反应液中的催化剂通过减压过滤除去；(3)将滤液减压蒸去部分水，再将旋蒸液调至中性，然后加入乙醇，摇匀减压过滤除去不溶物，最后将滤液减压精馏，得到产物S-(+)-2-氨基丁醇。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的Ru-X-Y/...

【专利技术属性】
技术研发人员：许孝良，王胜，李鑫磊，张群峰，马磊，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