一种钒催化杂环芳香腈水解制备杂环芳香酰胺的方法技术

本发明专利技术提供一种钒催化杂环芳香腈水解制备杂环芳香酰胺的方法，属于精细化学品的技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种钒催化杂环芳香腈水解制备杂环芳香酰胺的方法


[0001]本专利技术属于精细化学品的
，具体涉及到一种以杂环芳香腈为原料，采用钒基材料为催化剂，通过水解反应制备杂环芳香酰胺的新方法
。

技术介绍

[0002]杂环芳香酰胺在医药
、
材料和精细化学品的合成等领域具有重要应用，其中杂环芳香腈水解是制备酰胺的重要途径之一
。
例如，吡嗪酰胺能够与异烟肼
、
乙胺丁醇和利福平联合使用治疗结核病，其通常由2‑
氰基吡嗪水解制备
。
烟酰胺可用于防治糙皮病
、
口炎
、
舌炎等，还可用做日化用品中的美白成分，其通常由3‑
氰基吡啶水解制备
。
因此，研究杂环芳香腈水解为酰胺具有重要的意义
。
[0003]传统催化腈水解主要是使用强酸和强碱类催化剂，包括
H2SO4或
NaOH
等，这种过程容易导致过度水解生成羧酸，而且反应结束后催化剂的中和会生成废渣
。
过渡金属催化的腈水解反应可以在中性条件下进行，具有良好的发展前景
。
例如，
Mizuno
等使用
Pd(OAc)2和
TBA4[
γ
‑
SiW
10
O
34
(H2O)2]制备出的钯配合物能够较高效的催化芳香族
、
脂肪族等多种结构的腈类化合物的水解反应r/>(J.Am.Chem.Soc.,2012,134,6425
‑
6433)
；中国专利技术专利
(CN104744288A)
则通过用铑络合物催化腈水解为酰胺
。
均相催化剂与产物难以分离
、
金属杂质易污染产品，从实用和环境友好角度考虑，发展多相催化剂用于腈水解制备酰胺具有重要的意义
。
例如，
Shimizu
等发现金属氧化物
CeO2能够催化具有杂原子的腈类化合物的水解反应，研究结果还表明，只有杂环化合物中杂原子
(N
或
O)
毗邻于氰基相连的
α
‑
碳时，杂环芳香腈化合物才能够高效水合转化为相应的酰胺，没有杂原子的芳香或者脂肪腈类化合物几乎不发生反应
(Chem.Eur.J.,2011,17,11428
‑
11431)
；中国专利技术专利
(CN101277762B)
使用添加镧系元素
(
碱金属
)
的二氧化锰催化剂，催化腈水解为酰胺
。
这些方法各有优缺点，开发廉价高效
、
环境友好的杂环芳香酰胺的制备新方法仍然具有重要应用价值
。
[0004]本专利技术以钒基材料为催化剂，将杂环芳香腈高效水解为相应的酰胺，反应条件温和，催化剂与产物分离简单，副产物少
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种催化杂环芳香腈水解制备酰胺的新方法
。
该方法是一种以杂环芳香腈为原料，采用钒基材料为催化剂，通过水解反应，一锅法制备杂环芳香酰胺的新方法
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种钒催化杂环芳香腈水解制备杂环芳香酰胺的方法，该方法是以钒基材料为催化剂，将杂环芳香腈水解为酰胺，包括以下步骤：
[0008]第一步，制备催化剂
[0009]将无机钒化合物与有机胺混合后，将此混合物在
300
‑
1000℃
温度条件下
、
惰性气氛中煅烧
0.5
‑
20h
后冷却，得到钒基材料
。
所述的有机胺中的胺基与无机钒化合物中的钒物
质的量比为
1:1
‑
1:6。
[0010]第二步，制备杂环芳香酰胺
[0011]在反应器中加入杂环芳香腈
、
水
、
催化剂和有机溶剂，搅拌加热至
50
‑
150℃
进行水解反应，反应时间为
0.5
‑
48h
，分离得到相应的酰胺化合物
。
水解反应中：所述的水的用量为原料杂环芳香腈物质的量的
1.1
‑
100
倍；所述的有机溶剂与水的体积比为0～5，其中0表示不加入有机溶剂，所加有机溶剂是为了增加原料的可溶性；所述的催化剂用量为原料杂环芳香腈投料量的1‑
40wt
％
。
[0012]所述的杂环芳香腈为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、
Ⅴ
或
Ⅵ
结构式中一种或多种混合物
。
[0013][0014]所述的杂环芳香腈为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、
Ⅴ
或
Ⅵ
结构式中氰基在杂环上的
α
位
、
β
位或
γ
位
。
其中杂原子
X
为
N、O
和
S
元素，分别对应的杂环化合物为呋喃
、
吡咯和噻吩，含有的取代基
R
为
H、
烷基
、
苯基
、
卤素
、
硝基
、
氰基
、
氨基
、
甲氧基
、
乙氧基
、
乙酰氨基或乙酰氧基中一种或者两种以上组合，所述取代基
R
的个数为一个或一个以上，
R
取代基的位置为邻位
、
间位或对位中一种或多种；
R
为
H
即表示杂环上只有氰基
。
[0015]进一步的，第一步中所述的混合方式为在水
、
有机溶剂中混合或直接机械研磨混合
。
[0016]进一步的，第一步中所述的无机钒化合物为硫酸氧钒
、
偏钒酸铵
、
偏钒酸钠
、
二氧化钒
、
三氧化二钒和五氧化二钒中一种或多种，所述的有机胺为聚苯胺
、
二乙烯二胺
、
三聚氰胺中一种或多种
。
[0017]进一步的，第一步中所述的惰性气氛为氮气
、
氩气中一种或者一种以上混合物
。
[0018]进一步的，第二步中所述的反应器为开口的容器或密闭的反应釜
。
[0019]进一步的，第二步中所述的水解反应气氛可为空气
、
氮气中一种或者一种以上混合物
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钒催化杂环芳香腈水解制备杂环芳香酰胺的方法，其特征在于，所述的方法是以钒基材料为催化剂，将杂环芳香腈水解为酰胺，包括以下步骤：第一步，制备催化剂将无机钒化合物与有机胺混合后，将此混合物在
300
‑
1000℃
温度条件下
、
惰性气氛中煅烧
0.5
‑
20h
后冷却，得到钒基材料；所述的有机胺中的胺基与无机钒化合物中的钒物质的量比为
1:1
‑
1:6
；第二步，制备杂环芳香酰胺在反应器中加入杂环芳香腈
、
水
、
催化剂和有机溶剂，搅拌加热至
50
‑
150℃
进行水解反应，反应时间为
0.5
‑
48h
，分离得到相应的酰胺化合物；水解反应中：所述的水的用量为原料杂环芳香腈物质的量的
1.1
‑
100
倍；所述的有机溶剂与水的体积比为0～5；所述的催化剂用量为原料杂环芳香腈投料量的1‑
40wt
％
。2.
根据权利要求1所述的一种钒催化杂环芳香腈水解制备杂环芳香酰胺的方法，其特征在于，所述的杂环芳香腈为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、
Ⅴ
或
Ⅵ
结构式中一种或多种混合物；其中，杂原子
X
为
N、O
和
S
元素，分别对应的杂环化合物为呋喃
、
吡咯和噻吩，含有的取代基
R
为
H、
烷基
、
苯基
、
卤素
、
硝基
、
氰基
、
氨基

【专利技术属性】
技术研发人员：杜中田，赵燕斌，梁长海，罗靖洁，吴远隆，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：