催化加氢制备医药中间体2,5-二甲氧基苯基乙胺

施　颖，费国霞

(1.成都市食品药品检验研究院，四川 成都 610000；2.高分子材料工程国家重点实验室，四川大学高分子研究所，四川 成都 610065)



催化加氢制备医药中间体2,5-二甲氧基苯基乙胺

施颖1，费国霞2*

(1.成都市食品药品检验研究院，四川 成都 610000；2.高分子材料工程国家重点实验室，四川大学高分子研究所，四川 成都 610065)

精细化学工程;2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯；有机均相催化；负载型催化剂；加氢；2,5-二甲氧基苯基乙胺

2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯的加氢产物2,5-二甲氧基苯基乙胺是一种重要的化工原料，广泛应用于精细化工以及医药中间体。近年来，以贵金属Ru和Pd为负载金属催化剂用作芳烃加氢反应的报道较多[1-5],双金属负载催化剂用于加氢还原多是负载于各种氧化物或高分子载体上[6-12]。2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯的还原大多采用化学还原法[13]，我们在以前的工作中研究了在液-液两相体系中对2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯催化加氢[14]。

本文以Ru/AC和Ru-Pd/AC为负载型催化剂，考察对2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯催化加氢制备2,5-二甲氧基苯基乙胺的反应性能。

1　实验部分

1.1试剂与仪器

2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯,化学纯;粉末活性炭,江苏丽阳活性炭联合厂;RuCl3·nH2O,昆明贵金属研究所，Ru质量分数为39%;H2,纯度大于99.99%;二氯甲烷,分析纯，成都科龙化工试剂厂。

Ru/AC催化加氢反应用温度控制检测仪CKW-1KW,成都竣源电器;不锈钢高压釜带(60 mL),恒温磁力搅拌器S21-2,上海司乐仪器厂。

Ru-Pd/AC催化加氢用温度控制检测仪XMT,宁波自动化仪表研究所;不锈钢高压釜(30 mL),恒温磁力搅拌器S4672,美国Cimarec公司。

气相色谱仪带FID检测器GC-960,上海海欣色谱仪器有限公司;色谱柱,美国Supelco公司,30 m×0.53 mmSE-30弹性石英毛细管;CDP-4A色谱数据处理机,上海伍丰科学仪器有限公司。

1.2催化剂活性评价

Ru/AC催化加氢：用Ru溶液浸渍处理好的活性炭24 h，Ru与AC质量比为5∶100，105 ℃烘箱干燥24 h。将一定量2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯溶于一定体积的二氯甲烷中，加入反应釜，添加一定量金属负载催化剂,用高纯H2置换3次，预定氢压，加热至预定温度，搅拌，反应结束后,立即用冰水冷却，温度升至预定温度前10 min开始计时。

Ru-Pd/AC催化加氢：用Ru和Pd混合溶液浸渍处理好的活性炭，Ru、Pd和AC质量比为4∶1∶100，其他实验操作与Ru/AC催化加氢相同。

气相色谱分析产物，确定转化率以及目标产物选择性。

2　结果与讨论

2.1Ru/AC催化氢化反应

2.1.1反应时间

在活化时间5 min、催化剂用量50 mg、2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量250 mg、CH2Cl2用量10 mL、反应温度150 ℃和氢压5.0 MPa条件下，考察反应时间对Ru/AC催化氢化反应的影响，结果见图1。

图 1　反应时间对Ru/AC催化氢化反应的影响Figure 1　Effects of reaction time on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru/AC catalyst

2.1.2反应温度

在2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量500 mg、催化剂用量100 mg、CH2Cl2用量10 mL、未活化、反应时间5 h和氢压5.0 MPa条件下，考察反应温度对Ru/AC催化氢化反应的影响，结果见图2。

图 2　反应温度对Ru/AC催化氢化反应的影响Figure 2　Effects of reaction temperatures on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru/AC catalyst

反应温度升高，传质速率和分子间碰撞反应几率增加，提高反应速率，分子获得的能量更大，易克服反应能垒，满足阿累尼乌斯定律。由图2可以看出，反应温度低于140 ℃时，反应速率非常缓慢；反应温度150 ℃时，转化率达100%,目标产物选择性达93%；反应温度升至160 ℃，大量的苯环加氢产物生成，目标产物选择性下降,选择适宜的反应温度为150 ℃。

2.1.3氢压

在2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量500 mg、催化剂用量100 mg、CH2Cl2用量10 mL、未活化、反应时间5 h和反应温度150 ℃条件下，考察氢压对Ru/AC催化氢化反应的影响，结果见图3。由图3可见，氢压从2.0 MPa增至5.0 MPa，转化率达到100%,目标产物选择性达93%；继续增加氢压，转化率反而降低。目标产物选择性与转化率趋势相似，氢压增加会增大H2在液相中的溶解度，并提高H2在催化剂表面的覆盖率和传质速率，加快反应速率，提高转化率，选择适宜的氢压为5.0 MPa。

图 3　氢压对Ru/AC催化氢化反应的影响Figure 3　Effect of H2 pressure on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru/AC catalyst

2.1.4Ru浓度

在2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量500 mg、CH2Cl2用量10 mL、未活化、反应时间5 h、反应温度150 ℃和氢压5.0 MPa条件下，考察Ru浓度对Ru/AC催化氢化反应的影响，结果见图4。

图 4　Ru浓度对Ru/AC催化氢化反应的影响Figure 4　Effects of Ru concentration on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru/AC catalyst

由图4可以看出，Ru浓度4.9×10-3mol·L-1时，产物转化率达100%,目标产物选择性达93%。适宜的Ru浓度为4.9×10-3mol·L-1。

2.2Ru-Pd/AC催化氢化反应

2.2.1反应时间

在2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量250 mg、催化剂用量25 mg、CH2Cl2用量10 mL、氢压3.0 MPa和反应温度190 ℃条件下,考察反应时间对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响,结果见图5。由图5可以看出，反应时间5 min即有产物生成，4 h时转化率达到100%。色谱分析结果表明，由于金属Pd的催化活性较高[2]，Ru-Pd/AC反应中的苯环更容易被加氢，因此,Ru-Pd/AC双金属催化体系的氢化选择性低于Ru/AC体系，选择适宜的反应时间为5 h。

图 5　反应时间对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响Figure 5　Effects of reaction time on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru-Pd/AC catalyst

2.2.2反应温度

在未活化、反应时间5 h、2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量250 mg、催化剂用量25 mg、 CH2Cl2用量5 mL和氢压3.0 MPa条件下，考察反应温度对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响，结果见图6。

图 6　反应温度对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响Figure 6　Effects of reaction temperatures on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru-Pd/AC catalyst

由图6可以看出，反应温度由170 ℃升至180 ℃，转化率可达到100%；反应温度(170～190) ℃时，目标产物选择性随着反应温度升高而稳步提高，190 ℃时达到最大值为84%，但反应温度超过190 ℃后,目标产物选择性反而降低，这是由于苯环被进一步加氢所致，选择适宜的反应温度为190 ℃。

2.2.3氢压

在未活化、反应时间5 h、2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量250 mg、催化剂用量25 mg、 CH2Cl2用量5 mL和反应温度190 ℃条件下，考察氢压对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响，结果见图7。

图 7　氢压对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响Figure 7　Effects of H2 pressure on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru-Pd/AC catalyst

由图7可以看出，氢压3.0 MPa时,转化率达到100%,目标产物选择性为84%；继续增加氢压，转化率降低。目标产物选择性与转化率相似，原因与Ru/AC体系相同，即氢压增大会增加氢气在液相中的溶解度，转化率提高，目标产物选择性也因硝基的部分加氢中间产物被进一步加氢为氨基而提高，但由于Pd活性大，氢压过高易导致苯环进一步被加氢，选择适宜的氢压为3.0 MPa。

2.2.4Ru和Pd总浓度

在未活化、反应时间5 h、2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯用量250 mg、CH2Cl2用量5 mL、反应温度190 ℃和氢压3.0 MPa条件下，考察Ru和Pd总浓度对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响，结果见图8。

图 8　Ru和Pd总浓度对Ru-Pd/AC催化氢化反应的影响Figure 8　Effects of Ru and Pd total concentration on the selectivity to the hydrogenation product and conversion over Ru-Pd/AC catalyst

由图8可以看出，目标产物选择性和转化率随着Ru和Pd总浓度增加而提高，Ru和Pd总浓度2.46×10-3mol·L-1时，目标产物选择性和转化率均达到最高并趋于平稳。表明催化氢化反应控制步骤由链引发转变为链增长过程以后，继续增加Ru和Pd总浓度对宏观反应速率影响不大，适宜的Ru和Pd总浓度为2.46×10-3mol·L-1。

3　结　论

(1) 在有机均相催化体系中，以负载型催化剂Ru/AC和Ru-Pd/AC对2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯催化加氢制备2,5-二甲氧基苯基乙胺有较高的催化活性和产物选择性。

(2) Ru/AC催化体系的最优反应条件为：氢压5.0 MPa,Ru浓度为4.9×10-3mol·L-1,反应温度150 ℃，反应时间5 h。在此条件下,转化率可达100%，目标产物选择性达93%。反应结束后，抽滤即可分离产物与催化剂。

(3) Ru-Pd/AC催化体系最优反应条件为：氢压3.0 MPa,Ru和Pd总浓度2.46×10-3mol·L-1,反应温度190 ℃，反应时间5 h。在此条件下,转化率达100%，目标产物选择性为84%。反应结束后，抽滤分离产物与催化剂。

(4) 以Ru-Pd/AC为催化剂时，副产物与Ru/AC催化加氢反应类似，Pd使副产物中的苯环加氢副产物较多，反应活性高于Ru/AC体系，但选择性低于Ru/AC体系。

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Preparation of medical intermediate 2,5-dimethoxyphenethylamine by catalytic hydrogenation

ShiYing1,FeiGuoxia2*

(1.Chengdu Institute for Food and Drug Control, Chengdu 610000, Sichuan, China; 2.State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering, Polymer Research Institute, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan, China)

fine chemical engineering; 2-(2,5-dimethoxy phenyl) nitroethene; organic homogeneous catalytic system; supported catalyst; hydrogenation; 2,5-dimethoxyphenethylamine

TQ246.3+1;TQ426.94Document code: AArticle ID: 1008-1143(2016)08-0078-05

2016-03-17;

2016-06-14

施颖,硕士,研究方向药品分析及合成。

费国霞，博士，研究方向生物医用材料。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.08.015

TQ246.3+1;TQ426.94

A

1008-1143(2016)08-0078-05

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.08.015