專利名稱：一種哌嗪及哌嗪衍生物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)藥物合成領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種以乙二醇為原料制備哌嗪 及其衍生物的方法。
背景技術(shù)：
哌嗪是一種重要的有機(jī)化工中間體。它廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料及表面活性 劑等領(lǐng)域。哌嗪及其衍生物可以作為原料合成鹽酸洛美沙星、斯帕沙星、蒽氟沙星等藥物 中間體。國(guó)外對(duì)哌嗪的研究較為廣泛，與其相關(guān)的專利達(dá)數(shù)百篇。按照所用原料的不同合 成方法主要有以下幾種JP4911712和JP74125375等報(bào)道了以N-β -羥乙基乙二胺為原 料加氫環(huán)合制備哌嗪的工藝路線，此類方法使用銅、鉻、錳等金屬的氧化物為催化劑，具有 副產(chǎn)物少，收率較高的優(yōu)點(diǎn)，收率最高可達(dá)到90%以上，但是其工藝為間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)效 率低；US368219等專利報(bào)道了以二乙烯三胺為原料在高溫和催化劑作用下脫氨制備哌嗪 的工藝，此法收率相對(duì)較高，可達(dá)到80%左右，但是原料價(jià)格較高，制約了此工藝的工業(yè)化； ΕΡ16325304等報(bào)道了以氨基乙醇為原料，在高溫高壓和催化劑的作用下合成哌嗪的工藝， 聯(lián)產(chǎn)乙二胺，但是該路線哌嗪收率低，在15-25%之間；Weitamp等人報(bào)道了以乙二胺為原 料以KZSM-5沸石分子篩為催化劑生產(chǎn)哌嗪副產(chǎn)三乙烯二胺的工藝，此工藝總收率較高，但 是催化劑的壽命未達(dá)到工業(yè)化的要求。此外BASF、Nobel等報(bào)道了從生產(chǎn)乙二胺、二乙烯三 胺的副產(chǎn)物中提取哌嗪的專利，但是由于此類產(chǎn)品中哌嗪含量一般較低，提取相對(duì)困難。其 他哌嗪衍生物的制備也普遍存在著成本較高或催化劑壽命較短的問(wèn)題，因此開(kāi)展新的哌嗪 合成工藝的研究是十分必要的。針對(duì)上述工藝的缺陷，發(fā)明人基于大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)明了一種改進(jìn)的哌嗪及其衍 生物的制備方法。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種新的哌嗪及哌嗪衍生物的合成工藝。本發(fā)明是以固定床或反應(yīng)釜為反應(yīng)器、以乙二醇為原料，在催化劑作用下連續(xù)制 備哌嗪及哌嗪衍生物的工藝。相比以上所述的不同原料制備哌嗪及哌嗪衍生物的工藝，乙 二醇作為原料制備哌嗪及哌嗪衍生物具有原料供應(yīng)量充足、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)勢(shì)，因此開(kāi)發(fā)以 乙二醇為原料的制備哌嗪及哌嗪衍生物的工藝具有巨大的成本優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的以乙二醇為原料，以固定床或反應(yīng)釜為 反應(yīng)器，同時(shí)加入氫氣和氨氣，使乙二醇的水溶液在氫氣及氨氣氣氛中，在催化劑的作用下 在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，得到哌嗪和哌嗪衍生物的混合物。反應(yīng)合成路線如下 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述哌嗪衍生物包括甲基哌嗪、乙基哌嗪。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，催化劑采用石英砂或者Γ-Α1203為載體，活 性組分為雷尼鈷、雷尼鎳、雷尼銅中的一種或多種的混合物；所述活性組分還可以為Cu/ Ni、Cu/Co、Cu/NiO、Cu/CoO、CuO/NiO、CuO/CoO復(fù)合催化劑中的一種或多種的混合物。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，其中催化劑的活性組分還可以進(jìn)一步為雷 尼鈷、雷尼鎳、Cu/Ni、Cu/Co、Cu/NiO、Cu/CoO、CuO/NiO、CuO/CoO中的一種或多種的混合物。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述催化劑中各活性組分的質(zhì)量百分含量分 別< 15%，催化劑的活性組分總的質(zhì)量百分含量< 15-50%。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，該方法的反應(yīng)溫度為160-280°C，優(yōu)選 180-250°C ；反應(yīng)壓力為 8-25Mpa，優(yōu)選 8-15Mpa。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述乙二醇的水溶液中，水和乙二醇的質(zhì)量 比大于0且小于等于50%，優(yōu)選為30-50%。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述氨氣與乙二醇的摩爾比為5-30 1，優(yōu) 選 10-15 1。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述反應(yīng)器的空速為Ι ΚΒΟΟΟΟΙΓ1，優(yōu)選 lOIOOtr1。通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的上述技術(shù)方案，可以獲得如下的技術(shù)效果原料廉價(jià)易得、轉(zhuǎn)化 率高，催化劑使用壽命長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單安全、產(chǎn)物選擇性好、收率高，可以連續(xù)生產(chǎn)。
圖1為通過(guò)本發(fā)明方法制得產(chǎn)物的高效液相色譜圖。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。下述實(shí)施例中所用催化劑均為自制，制備方法為常規(guī)的制備復(fù)合催化劑的方法。實(shí)施例1反應(yīng)器采用固定床管式反應(yīng)器，內(nèi)徑25mm，管長(zhǎng)1220mm，內(nèi)裝催化劑100ml，催化 劑為含銅質(zhì)量百分含量為15%、鎳質(zhì)量百分含量為10%的Γ-Α1203。質(zhì)量百分比為50%的 乙二醇水溶液以流量30g/h進(jìn)入反應(yīng)溫度為230°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的 流量為8. 2L/h ；液氨的流量為40g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率80%，哌嗪及N-甲基哌嗪、 N-乙基哌嗪的有效選擇性為81. 5%。實(shí)施例2在上述反應(yīng)器中添加100ml催化劑，催化劑的組成為含銅質(zhì)量百分含量為15%、 鈷質(zhì)量百分含量為15%的Γ-Α1203。質(zhì)量百分比為50%的乙二醇水溶液流量30g/h進(jìn)入 反應(yīng)溫度為250°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為9. 0L/h ；液氨的流量為 42g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率90%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪的有效選擇性為 85.5%。產(chǎn)物的HPLC圖譜見(jiàn)圖1，圖譜數(shù)據(jù)見(jiàn)下表1。表1產(chǎn)物的HPLC圖譜數(shù)據(jù) 實(shí)施例3在上述反應(yīng)器中添加IOOml催化劑，催化劑的組成為含銅質(zhì)量百分含量為5%、氧 化鈷質(zhì)量百分含量為10%的Γ-Α1203，催化劑活化后，質(zhì)量百分比為30%的乙二醇水溶液 流量30g/h進(jìn)入反應(yīng)溫度為270°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為9. OL/h ； 液氨的流量為42g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率82%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪的 有效選擇性為84.4%。實(shí)施例4在上述反應(yīng)器中添加IOOml催化劑，催化劑的組成為含銅質(zhì)量百分含量為15%、 氧化鎳質(zhì)量百分含量為10%的r-Al2O3，催化劑經(jīng)活化后，質(zhì)量百分比為40%的乙二醇 水溶液流量30g/h進(jìn)入反應(yīng)溫度為270°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為 9. OL/h ；液氨的流量為42g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率83%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙 基哌嗪的有效選擇性為83. 2%。實(shí)施例5在1升的高壓反應(yīng)釜中加入100克乙二醇、100克水、雷尼鈷5克封閉反應(yīng)釜加入 142克液氨并在室溫下通入氫氣至13MPa，半小時(shí)后升溫至170°C，保溫反應(yīng)7小時(shí)，原料轉(zhuǎn) 化率為80%，哌嗪及哌嗪衍生物的有效選擇性為85. 5%。對(duì)比實(shí)施例反應(yīng)器采用固定床管式反應(yīng)器，內(nèi)徑25mm，管長(zhǎng)1220mm，內(nèi)裝催化劑100ml，催化 劑為含德固薩鎳系催化劑R1001。50%的乙二醇水溶液流量30g/h進(jìn)入反應(yīng)溫度為230°C 的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為8. 2L/h ；液氨的流量為40g/h。反應(yīng)結(jié)果為 原料的轉(zhuǎn)化率10%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪的有效選擇性為84%。通過(guò)將本發(fā)明的實(shí)施例與對(duì)比實(shí)施例進(jìn)行比較可見(jiàn)，本發(fā)明方法的原料轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn) 高于對(duì)比實(shí)施例所述方法的原料轉(zhuǎn)化率。盡管上述實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)地描述，但是本發(fā)明的技術(shù) 方案并不限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的思想和宗旨的情況下，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案 所做的任何改動(dòng)都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
權(quán)利要求
一種制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，該方法以乙二醇為原料，同時(shí)加入氫氣和氨氣，使乙二醇的水溶液在氫氣及氨氣氣氛中，在催化劑的作用下在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，得到哌嗪和哌嗪衍生物的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述哌嗪衍生物 包括甲基哌嗪、乙基哌嗪。
3.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述催化劑的活 性組分為雷尼鈷、雷尼鎳、雷尼銅中的一種或多種的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述催化劑的活 性組分為Cu/Ni、Cu/Co、Cu/NiO、Cu/CoO、CuO/NiO、CuO/CoO復(fù)合催化劑中的一種或多種的 混合物。
5.如權(quán)利要求3或4所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，活性組分總的 質(zhì)量百分含量< 15-50%。
6.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，該方法的反應(yīng)溫 度為 160-280°C，優(yōu)選 180-250°C。
7.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，該方法的反應(yīng)壓 力為 8-25Mpa，優(yōu)選 8_15Mpa。
8.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述乙二醇 的水溶液中，水和乙二醇的質(zhì)量比大于0且小于等于50%，優(yōu)選水和乙二醇的質(zhì)量比為 30-50% ο
9.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述氨氣與乙二 醇的摩爾比為5-30 1，優(yōu)選10-15 1。
10.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器的空 速為 10-3000011-1，優(yōu)選 Io^oor1O
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法。更具體地說(shuō)，該方法以乙二醇為原料，使乙二醇的水溶液在氫氣及氨氣氣氛中，在催化劑的作用下在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，得到哌嗪及哌嗪衍生物的混合物。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為原料廉價(jià)易得、轉(zhuǎn)化率高，催化劑容易制備、活性穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，產(chǎn)物選擇性高等。
文檔編號(hào)C07D295/03GK101906084SQ201010253560
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者于學(xué)麗, 何光文, 華衛(wèi)琦, 宋錦宏, 曹善建, 謝增勇, 黎源 申請(qǐng)人:煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司;寧波萬(wàn)華聚氨酯有限公司