催化加氢法制备环庚胺

2021-01-12呙茗婕罗志臣

化工科技 2020年6期

王勤，呙茗婕，罗志臣

(1.常州夏青科技有限公司常州市工程技术研究中心，江苏常州 213000；2.扬州工业职业技术学院化学工程学院，江苏扬州 225127)

环庚胺是一种重要的的医药化工中间体，可用于骨质疏松症、高钙血症等疾病的治疗药物因卡膦酸二钠的合成，也可用于燃油、润滑油的添加剂的制备[1]。环庚胺的制备方法主要有4种。一是环庚酮氨化法，即环庚酮在特殊的钴催化剂作用下与氨气和氢气在120 ℃、0.5～0.7 MPa下反应[2]。该反应需要特殊的催化剂，反应温度高，时间长，收率只有87%。二是环庚酮肟法，即由环庚酮制备环庚酮肟，再分批加入还原剂Ni-Al合金，经萃取、洗涤浓缩制得环庚胺[1]。该工艺需要经高温蒸馏提纯环庚肟步骤，而环庚肟高温下稳定性不好，容易分解；采用Ni-Al合金，后处理麻烦，难以进行工业化生产。三是在乙醇溶剂中环庚酮在Ti(OPr-i)4催化下与氨气反应，再经NaBH4还原，最后与NH4OH反应。该工艺操作复杂，需要特殊的催化剂，收率也只有88%[3-4]。四是以环庚烷的叠氮化合物为原料，有机硫化合物作用下，生成环庚胺[5]。该反应中，原料易燃易爆，增加了操作危险性。综上所述，以上几种方法都不利于工业化生产选用。

Pd/C作为一种重要可回收、绿色环保型催化剂，可以催化很多有机反应，如偶联反应[6]、还原反应[7]、Suzuki-Miyaura反应[8]、Suzuki反应[9]和芳基化反应[10]等。为了克服传统的环庚胺制备过程中的不足，作者以环庚酮为原料，碱性条件下与盐酸羟胺反应生成环庚酮肟，环庚酮肟不经蒸馏提纯，可进行下一步还原反应，反应结束后，过滤除去催化剂，滤液直接蒸馏即可得到合格产品。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

环庚酮、盐酸羟胺、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸乙酯：国药集团化学试剂有限公司；甲醇、无水硫酸钠：江苏强盛功能化学有限公司；以上试剂均为分析纯；Pd/C：Pd负载量5%，阿拉丁试剂有限公司。

核磁共振仪：Mercuryplus 400 MHz，瑞士Bruker公司；气相色谱仪：Agilent7890A，美国Agilent公司。

1.2 实验步骤

1.2.1 环庚酮肟的合成

参考文献[1]，将50 g KOH和100 g H2O加入到250 mL四口烧瓶中溶解后，冷却至室温，再加入60 g盐酸羟胺，溶解后冰浴冷却至0 ℃，搅拌下滴加50 g环庚酮，保持反应温度不超过10 ℃。滴加完毕，继续搅拌反应1 h，再升温到40 ℃，搅拌反应3 h。反应结束后，冷却，每次用80 mL乙酸乙酯萃取，萃取3次。合并有机层，蒸出溶剂乙酸乙酯，得56.5 g质量分数99%的环庚酮肟(GC检测)。对产品进行红外检测，IR cm-13 226,3 096(OH),2 924,2 853,1 650(C=N),1 455,1 444,1 431(—CH2—)。对产品进行核磁鉴定，1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ8.05(br.s,1H),2.25～2.70(m,4H),1.35～1.85(m,8H)。产品结构正确。

1.2.2 环庚胺的合成

取1.2.1制得的环庚酮肟45 g加入到高压反应釜中，加入60 g甲醇溶解，加入m(Pd/C)∶m(环庚酮肟)=1%～10%。用N2置换3次，H2置换3次后，在H2压力(0.5～1)MPa下，加热并保持一定温度，反应一段时间。反应结束后，降温，抽滤出催化剂，直接蒸馏，得到目标产品环庚胺。对产品进行结构鉴定，红外谱图IR cm-13 350,3 258(—NH2)；2 931,2 850(—CH2—)。对产品进行核磁鉴定，结果为1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ：3.03～2.91(m,1H),1.74～1.31(m,12H)。产品结构正确。