一種由果糖基碳水化合物催化轉(zhuǎn)化制備含氮化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種由果糖基碳水化合物催化轉(zhuǎn)化制備含氮化合物的方法，具體地說(shuō) 是果糖基化合物一步直接催化轉(zhuǎn)化制咪唑和吡嗪基精細(xì)化學(xué)品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 吡嗪衍生物是重要的食品香料和藥物中間體。其中，2-甲基吡嗪可以作為香料，廣 泛地用于飲料、食品和煙草香精中。另外一種吡嗪衍生物，2-甲基-5-羥甲基吡嗪，則可以 經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的氧化用來(lái)合成2-甲基吡嗪-5羧酸，這是目前第2代降血糖藥格列吡嗪和新 型降血脂藥阿昔莫司的重要藥物中間體。
[0003] 對(duì)于這類吡嗪類化合物，一般都是通過(guò)比較復(fù)雜的合成路線，采用比較昂貴的 化學(xué)試劑合成而來(lái)，不僅過(guò)程繁瑣，成本高昂，而且常常伴有大量的環(huán)境污染物生成。例 如，對(duì)于2-甲基-5-羥甲基吡嗪，目前采用的是吡嗪側(cè)鏈多步合成法：以2, 5 -二甲基 吡嗪為基本原料，依次經(jīng)過(guò)氯化、?；?、水解三步的合成路線。即，反應(yīng)底物2, 5-二甲基 吡嗪用N-氯代丁二酰亞胺進(jìn)行取代氯化得到2-甲基-5-氯甲基吡嗪，所得產(chǎn)物在無(wú) 水乙醇中與無(wú)水乙酸鈉作用得到2-甲基-5-乙酰氧甲基吡嗪，然后用固體氫氧化鈉處 理，最后得到2_甲基_5_輕甲基批嚷。（【1】1^〇￥611.，6〇1〇〇36找￥.，3115〇]1&1181^]\10找. Prep.Proceed.Int.，1991，23 (2): 188 ~190.【2】KleinB.，BerkowitzJ.，Hetman N.E.PyrazinesII，J.0rg.Chem.，1961，26(l):126 ~131.【3】BorsottiG.P.，F(xiàn)oa M.，GattiN.Synthesis, 1990,（3) :207 ~208.)?；蛘?，2,5-二甲基吡嗪依次經(jīng)過(guò)氧 化、?；?、水解三步的合成路線。即，用過(guò)氧化氫在乙酸溶劑中把2, 5-二甲基吡嗪氧化 為2, 5-二甲基吡嗪-1-氧化物，所得產(chǎn)物與乙酸酐作用生成化合物5-甲基-吡嗪2-甲 酸乙酯，然后再經(jīng)過(guò)水解得到2-甲基-5-輕甲基批嗪（【4】MichaelH.C.，Rayomand G.J.Med.Chem. 1995，（38): 3902 ~3905.【5】VontorT.，PalatK.，OswaldJ.Cesk. Farm. 1985,34(2) : 74~78.)?？梢?jiàn)，不僅反應(yīng)原料昂貴，而且反應(yīng)路線長(zhǎng)，反應(yīng)試劑對(duì)反應(yīng) 裝置具有很強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)操作人員也有很高的危險(xiǎn)性。
[0004] 本發(fā)明提供一種由果糖基碳水化合物催化轉(zhuǎn)化制備含氮化合物的方法。以廉價(jià)易 得的果糖基生物質(zhì)為主要反應(yīng)原料，在120-300°c的氨的質(zhì)子性有機(jī)溶液中發(fā)生反應(yīng)，選擇 性生成2-甲基-5-羥甲基吡嗪（0六561892-95-3))、2-甲基吡嗪（0六5109-08-0)、4-甲基咪 唑（CAS822-36-6)含氮化合物，獲得具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的咪唑和吡嗪類精細(xì)化學(xué)品和藥物中 間體，具有成本低廉、低污染、反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單、反應(yīng)工藝操作簡(jiǎn)便等顯著優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種由果糖基碳水化合物催化轉(zhuǎn)化制備含氮化合物的方法， 選擇性生成2-甲基-5-羥甲基吡嗪、2-甲基吡嗪、4-甲基咪唑含氮化合物，以低成本、低污 染、操作簡(jiǎn)便的反應(yīng)過(guò)程，獲得具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的咪唑和吡嗪類精細(xì)化學(xué)品和藥物中間體。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 以果糖基碳水化合物為反應(yīng)原料，與溶解在質(zhì)子性有機(jī)溶液中的氨在一定溫 度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100-300°C，較佳的反應(yīng)溫度為120-250°c，更佳的反應(yīng)溫度 為150-200°C，反應(yīng)在密閉的反應(yīng)容器中進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為5min-12h，較佳的反應(yīng)時(shí)間為 30min-2h，更佳的反應(yīng)時(shí)間為1-1. 5h，質(zhì)子性有機(jī)溶液為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁 醇、異丁醇，質(zhì)子性有機(jī)溶劑中的一種或兩種以上，氨在有機(jī)溶液中的含量在lwt%-80wt%， 果糖基碳水化合物與質(zhì)子性有機(jī)溶劑的用量以反應(yīng)條件下反應(yīng)物料部分或完全為液態(tài)即 可。果糖基碳水化合物包括果糖、低聚果聚糖、菊芋。果糖基碳水化合物與氨的摩爾比大于 1:2,較佳的摩爾比為1:5-1:40,更佳的摩爾比為1:8-1:20。
[0008] 下面所列的實(shí)施例為密閉反應(yīng)釜中進(jìn)行，可以通過(guò)反應(yīng)器設(shè)計(jì)優(yōu)化，例如，采用半 連續(xù)反應(yīng)器(在反應(yīng)溫度下把原料液注入反應(yīng)器)、固定床反應(yīng)器、漿態(tài)床反應(yīng)器等，實(shí)現(xiàn)果 糖基碳水化合物與氨反應(yīng)物之間更好的傳質(zhì)效果，獲得更好的反應(yīng)結(jié)果。
[0009] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0010] 1)反應(yīng)物廉價(jià)易得，因而合成路線的原料成本低廉。
[0011] 2)反應(yīng)過(guò)程中，未使用具有高毒性或強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)試劑，因而，合成路線低污 染。
[0012] 3)反應(yīng)過(guò)程的步驟簡(jiǎn)單、反應(yīng)工藝操作簡(jiǎn)便，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為果糖在甲醇氨溶液中180°C反應(yīng)后，產(chǎn)物在氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀上定性分 析結(jié)果譜圖。具體反應(yīng)條件參見(jiàn)實(shí)施例2。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但這些實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容 構(gòu)成限制。
[0015] 實(shí)施例1
[0016] 將1.〇g果糖溶于l〇〇ml甲醇氨溶液中，其中氨的質(zhì)量含量為8%，然后加入到密閉 反應(yīng)釜中升溫至反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)過(guò)30分鐘反應(yīng)，將反應(yīng)器降至室溫，取出液體反應(yīng) 產(chǎn)物，用氣相色譜_質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定性，并氣相色譜進(jìn)行產(chǎn)物的定量分析。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] 不同反應(yīng)溫度下果糖與氨反應(yīng)后目標(biāo)產(chǎn)物的收率情況如下表所示。反應(yīng)條件同實(shí) 施例1，反應(yīng)溫度列于表(一）中。
[0019] 表一、不同溫度下果糖與氨反應(yīng)生成含氮化合物收率情況
[0020]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種由果糖基碳水化合物催化轉(zhuǎn)化制備含氮化合物的方法，其特征在于：于質(zhì)子性 有機(jī)溶液中，以果糖基碳水化合物為反應(yīng)原料，與溶解在質(zhì)子性有機(jī)溶液中的氨進(jìn)行反應(yīng)， 反應(yīng)溫度為100-300°C，反應(yīng)在密閉的反應(yīng)容器中進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為5min-12h，果糖基碳水 化合物與氨的摩爾比大于1:2。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：質(zhì)子性有機(jī)溶液為甲醇、 乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或二種以上。
3. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：較佳的反應(yīng)溫度為 120-250°C。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：質(zhì)子性有機(jī)溶劑中， 氨的含量在lwt%-80wt%。
5. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：較佳的反應(yīng)時(shí)間為 30min_2h〇
6. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：果糖基碳水化合物與質(zhì) 子性有機(jī)溶劑的用量以反應(yīng)條件下反應(yīng)物料部分或完全為液態(tài)即可。
7. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：含氮化合物為2-甲 基-5-羥甲基吡嗪、2-甲基吡嗪、以及4-甲基咪唑中的一種或二種以上。
8. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：果糖基碳水化合物包括 果糖、低聚果聚糖、菊芋中的一種或二種以上。
9. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：果糖基碳水化合物與氨 的摩爾比為1:5-1:40。
10. 如權(quán)利要求1所述的制備含氮化合物的方法，其特征在于：果糖基碳水化合物與氨 的摩爾比為1:8-1:20。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由果糖基碳水化合物催化轉(zhuǎn)化制備含氮化合物的方法。以廉價(jià)易得的果糖基生物質(zhì)為主要反應(yīng)原料，在120-300℃的氨的質(zhì)子性有機(jī)溶液中發(fā)生反應(yīng)，選擇性生成2-甲基-5-羥甲基吡嗪、2-甲基吡嗪、4-甲基咪唑含氮化合物，獲得具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的咪唑和吡嗪類精細(xì)化學(xué)品和藥物中間體，具有成本低廉、低污染、反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單、反應(yīng)工藝操作簡(jiǎn)便等顯著優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C07D241-12, C07D233-58
【公開(kāi)號(hào)】CN104693128
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310672358
【發(fā)明人】鄭明遠(yuǎn), 張濤, 宋蕾, 王 華, 姜宇, 龐紀(jì)峰, 王愛(ài)琴
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月10日