L-2-氨基丙醇的绿色合成新工艺研究

2011-01-11叶增芳严间浪严新焕许响生

浙江化工 2011年3期

叶增芳严间浪李滔严新焕许响生

（1.浙江工业大学精细化工研究所，浙江杭州 310014；2.上虞市众昌化工有限公司，浙江上虞 312369）

L-2-氨基丙醇的英文名为L-2-amino-1-propanol，CAS登录号为2749-11-3，它被应用于医药、农药和饲料添加剂等领域，特别是合成左旋氧氟沙星的关键中间体［1］。左旋氧氟沙星由于疗效确切，价格合理，其用量在逐年增长，也带动L-2-氨基丙醇的需求量同步增长。

目前国内外报道的L-2-氨基丙醇合成方法主要有：①L-2-丙氨酸经氯化亚砜-乙醇酯化，生成L-2-丙氨酸乙酯，再用硼氢化钾还原成L-2-氨基丙醇［2］，该方法因硼氢化钾价格昂贵导致生产成本过高，并产生大量的SO2和HCl的酸性气体；②羟基丙酮经氨化、氢化还原和化学拆分后得到L-2-氨基丙醇。但原料羟基丙酮制备复杂，价格昂贵；③硝基乙烷与甲醛反应生成硝基丙醇，再经氢化还原和化学拆分后得到目标产物。但硝基乙烷需要进口，价格高［3］；④L-2-丙氨酸催化加氢还原一步法制备L-2-氨基丙醇［4］，该方法步骤少，三废少，成本低，是典型的绿色化学技术，但使用高温高压，易发生消旋、氨基脱除和聚合等副反应。

本文以催化加氢法作为研究重点，制备高活性、高选择性的纳米催化剂，从而降低反应压力和温度，提高收率，降低能耗，减少或抑制L-2-氨基丙醇消旋副反应的发生等，为工业化生产作准备。

1 实验部分

1.1 主要药品及仪器

L-丙氨酸（工业品），氢气（工业品），活性炭（杭州木材厂），磷酸（分析纯），硫酸（分析纯），Ru2（dba）3（化学纯），碳酸丙二醇酯（分析纯）。钛合金高压反应釜，气相色谱仪（GC-14B），透射电镜（Tecnai G2 F30 S-Twin，工作电压130kV）。

1.2 催化工艺路线

1.3 操作步骤

1.3.1 催化剂的制备

（1）活性炭预处理

原料活性炭经过硝酸处理，再研磨至150目左右后备用。

（2）Ru纳米颗粒及组合型Ru/C催化剂的制备

将计量的Ru2（dba）3加入到100mL溶有碳酸丙二醇酯（Propylene carbonate）的水溶液中，获得的棕色溶液置于500mL的电动磁力搅拌釜中，用氢气置换釜内空气6次并通入氢气至2.0MPa。在室温下开动搅拌进行反应，2h后停止搅拌并取出，获得含有一定粒径的Ru纳米颗粒的棕褐色溶液。再向该溶液中加入一定量活性炭，磁力搅拌过夜。过滤分离该混合液，得到澄清的滤液，表明活性炭完全吸附了溶液中Ru纳米颗粒。分别用去离子水、丙酮洗数次，真空干燥后得到组合型Ru/C催化剂。

1.3.2 催化剂的表征

采用透射电镜（TEM）表征催化剂表面分布形态和颗粒大小。用毛细管吸附少量含有Ru纳米颗粒的溶液后，滴加在超薄碳膜上。干燥后进行TEM观察。

1.3.3 催化加氢还原L-2-丙氨酸

检查高压反应釜气密性，正常情况下开启高压反应釜冷却系统和搅拌，开夹套电加热。当内温升至80℃后关蒸汽，内温会继续升至90℃，于100℃左右进行加氢反应。观察反应吸氢速度，间歇补氢，保持氢气压力在规定范围。反应至基本不吸氢时可视为反应结束。反应毕，高压反应釜盘管通水冷却，冷至内温40℃以下。

将高压反应釜内液体放入抽滤瓶中过滤：滤液为含L-2-氨基丙醇的水溶液；滤饼为催化剂，可套用于下批反应，经高真空精馏后最终得到产品L-2-氨基丙醇。