一種連續(xù)化合成苯并咪唑類化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在固定床反應(yīng)中由硝基苯胺類化合物與脂肪醇在固體催化劑作 用下連續(xù)化合成苯并咪唑類化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 苯并咪唑化合物作為一類重要的有機(jī)中間體，由于苯并咪唑化合物同時(shí)具有苯環(huán) 和咪唑環(huán)，而且苯環(huán)與咪唑環(huán)同平面構(gòu)成穩(wěn)定性更高的電子離域體系，具有特殊的化學(xué)結(jié) 構(gòu)和電子效應(yīng)，正是其特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，決定了苯并咪唑化合物具有廣闊的生物活性。使 得該類化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，苯并咪唑類化合物的合 成引起了人們的極大興趣，并且在近年來取得了較大的研究進(jìn)展。
[0003] 苯并咪唑類化合物的傳統(tǒng)合成方法主要分為兩種：一種是在鹽酸或多聚磷酸等強(qiáng) 酸作用下，由鄰苯二胺及其衍生物與羧酸類化合物反應(yīng)而制得，該法通常需要較高的反應(yīng) 溫度或較長的反應(yīng)時(shí)間，且產(chǎn)率不理想，對設(shè)備要求高。另一種則是通過鄰苯二胺及其衍生 物與醛類化合物在氧化劑的作用下環(huán)合而得，該反應(yīng)過程比較簡便，但副產(chǎn)物較多，分離困 難。
[0004] 合成苯并咪唑類化合物多數(shù)以鄰苯二胺為原料，而鄰苯二胺制備和分離使反應(yīng)過 程復(fù)雜繁瑣，尤其對不穩(wěn)定的鄰苯二胺類化合物，這些方法往往導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物收率較低，對 工業(yè)化不利。因而，人們開始嘗試直接使用鄰硝基苯胺為原料合成苯并咪唑類化合物，該方 法具有原料易得，且省去了硝基還原為氨基的獨(dú)立步驟，簡化了工藝等特點(diǎn)。直接合成苯并 咪唑類化合物的反應(yīng)受到了人們的關(guān)注。文獻(xiàn)[Synth.Commun，2007, 37:1375-1379]報(bào)導(dǎo) 了一種在硫代硫酸鈉和微波輻射條件下，使鄰硝基苯胺和醛反應(yīng)合成了苯并咪唑類化合物 的方法。文獻(xiàn)[化學(xué)試劑，2008, 30⑵：115-116 ;119]報(bào)導(dǎo)了一種以鄰硝基苯胺和甲醛為 原料，納米1102為催化劑，采用微型光催化反應(yīng)器，在250W的紫外光照射下，快速合成了苯 并咪唑的方法。中國發(fā)明專利CN201310200477.X公開了一種以鄰硝基苯胺類化合物和脂 肪醇為原料，以水為反應(yīng)溶劑，在保護(hù)氣氛中在Cu-Zn_Pd/Al203固體催化劑的作用下一鍋 法合成苯并咪唑類化合物的方法，但該催化劑活性并不高，在所述條件下完全反應(yīng)的時(shí)間 需6~24小時(shí)。低活性的催化劑不適用于固定床等連續(xù)化反應(yīng)工藝。
[0005] 上述制備方法都是在反應(yīng)釜內(nèi)間歇制備得到的。間歇合成法雖然方法簡單、設(shè)備 簡便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在生產(chǎn)效率低、三廢排放多、生產(chǎn)操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此，尋找一種以鄰 硝基苯胺為原料連續(xù)化合成苯并咪唑類化合物的高效綠色方法十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在固定床反應(yīng)器中，在固體催化劑的作用 下以鄰硝基苯胺類化合物和脂肪醇為原料連續(xù)合成苯并咪唑化合物的方法。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種連續(xù)化合成式（III)所示的苯并咪唑類化合物的方法，所述方法為：在固定 床反應(yīng)器內(nèi)，負(fù)載型多金屬固體催化劑先用氫氣在200~500°C溫度下（優(yōu)選250~400°C) 還原活化2-10小時(shí)（優(yōu)選5~10小時(shí)），然后將載氣改為惰性氣體，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為130~ 250°C，壓力為2~lOMPa，用高壓栗將式（I)所示的鄰硝基苯胺類化合物、式（II)所示的 脂肪醇和蒸餾水的混合原料連續(xù)通入固定床反應(yīng)器，進(jìn)行反應(yīng)，固定床反應(yīng)器出口的反應(yīng) 產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷卻后進(jìn)入氣液分離器，收集液體產(chǎn)物，得到式（III)所示的苯并咪唑類化 合物。
[0009]
[0010]式⑴或式（III)中，乂:七七乂各自獨(dú)立為汛甲基上基~甲氧基或乙氧基；
[0011] 式（II)中，札為11、C1~C3的烷基、苯基、甲基苯基、二甲基苯基或乙基苯基，優(yōu) 選為H、C1~C3的烷基、苯基、2-甲基苯基、2, 3-二甲基苯基或4-乙基苯基。
[0012] 本發(fā)明所述的負(fù)載型多金屬固體催化劑為Cu-Pd-M/Al203催化劑，是以A1 203為載 體，負(fù)載有活性組分Cu、Pd和M的負(fù)載型催化劑，M選自Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、 La中的一種或兩種以上。
[0013] 進(jìn)一步，Cu的負(fù)載量為1~10wt%，優(yōu)選為2~7%;Pd的負(fù)載量為0? 2~10wt%， 優(yōu)選為1~6%，更優(yōu)選2~6% ;M的負(fù)載量為0. 5~8wt%，優(yōu)選為1~6%，更優(yōu)選1~ 5%〇
[0014] 進(jìn)一步，所述A1203載體的比表面積為50~600m2 ?g\孔徑分布在2~40nm之 間，粒徑為5~100目。優(yōu)選A1203載體的比表面積為200~400m2 ?g\孔徑分布在6~ 15nm之間，粒徑為20~80目。
[0015] 本發(fā)明所述的Cu-Pd-M/Al203催化劑可通過如下方法制備：先采用等體積浸漬法 制備M/A1203，按照A1203載體的質(zhì)量和M的負(fù)載量取M的硝酸鹽，配制M的硝酸鹽水溶液， 然后將A1203載體浸漬于M的硝酸鹽水溶液中，浸漬6~40h后，將全部浸漬液和載體在 100~130°C條件下干燥4~20h，再于350~550°C空氣氣氛中焙燒3~15h，得到負(fù)載M 氧化物的氧化鋁M/A1203;根據(jù)Cu、Pd的負(fù)載量取含鈀化合物和含銅化合物，加水配制得到 含鈀化合物溶液、含銅化合物溶液，將M/A1203加水?dāng)嚢瑁郎刂?0~KKTC(優(yōu)選40~ 90°C)，再加入含鈀化合物溶液和含銅化合物溶液，30~100°C(優(yōu)選40~90°C)恒溫浸 漬0. 5~10h(優(yōu)選3~10h);然后滴加堿性溶液調(diào)節(jié)pH值至8~10之間，保持溶液溫度 再攪拌〇. 5~8h;過濾，濾餅用去離子水洗滌至中性；在70~120°C下真空干燥2~10h; 然后在240~500°C空氣氣氛下焙燒2~10h，最后在240~500°C下用氫氣還原1~10h， 即得到Cu-Pd-M/Al203催化劑。
[0016] 進(jìn)一步，所述Cu-Pd-M/Al203催化劑的制備中，含鈀化合物溶液中含有的Pd為 A1203質(zhì)量的0. 2~10wt%，優(yōu)選為1~6% ;含銅化合物溶液中含有的Cu為A1 203質(zhì)量的 1~10wt%，優(yōu)選為2~7% ;含M的硝酸鹽溶液中含有的M為A1203質(zhì)量的0? 5~8wt%， 優(yōu)選為1~6 %。
[0017] 進(jìn)一步，所述的含鈀化合物為H2PdCl4、Pd(CH3C00) 2或Pd(NO3) 2，所述的含銅化合物 為Cu(N03)2或CuCl2。
[0018] 進(jìn)一步，所述的堿性溶液為K0H水溶液、NaOH水溶液、NH4HC(yK溶液、（NH4) 2(：03水 溶液或氨水。
[0019] 所述M的硝酸鹽水溶液的體積一般與A1203載體的孔體積相等。
[0020] 所述含鈀化合物溶液中Pd的濃度一般為0. 01~0.lg/mL。
[0021] 所述含銅化合物溶液中Cu的濃度一般為0. 01~0.lg/mL。
[0022] 本發(fā)明所述苯并咪唑類化合物的合成中，所述式（I)所示的鄰硝基苯胺類化合 物、式（II)所示的脂肪醇、蒸餾水的質(zhì)量比為1:6~30:1~20,優(yōu)選為1 :10~25 :4~ 15,更優(yōu)選1 :12~20 :5~12。
[0023] 進(jìn)一步，式（I)所示的鄰硝基苯胺類化合物、式（II)所示的脂肪醇和蒸餾水 的混合原料的進(jìn)料流量與負(fù)載型多金屬固體催化劑的質(zhì)量用量之比為0. 02~2. 5Kg/ (Kgcat ?h)，優(yōu)選為 0? 05 ~1. 5Kg/ (Kgcat ?h)，更優(yōu)選 0? 7 ~1. 2Kg/ (Kgcat ?h)。
[0024] 本發(fā)明所述苯并咪唑類化合物的合成中，所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br>[0025] 進(jìn)一步，本發(fā)明所述的惰性氣體的流量與負(fù)載型多金屬固體催化劑的質(zhì)量用量之 比為 50 ~5000lV(Kgcat ?h)，優(yōu)選 100 ~400lV(Kgcat ?h)。
[0026] 本發(fā)明所述的苯并咪挫類化合物的合成中，所述的載氣壓力為2~lOMPa，優(yōu)選為 2. 5~5MPa，更優(yōu)選3~4MPa。
[0027] 本發(fā)明所述苯并咪唑類化合物的合成中，所述的反應(yīng)在溫度為130~250°C，優(yōu)選 為140~220°C，更優(yōu)選150~190°C。
[0028] 在固定床反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)時(shí)，一般負(fù)載型多金屬固體催化劑裝于反應(yīng)管恒溫區(qū)，兩 端以石英砂和石英棉填充，以確保反應(yīng)氣流的穩(wěn)定和均勻分布。
[0029] 進(jìn)一步，固定床反應(yīng)器可以為管式固定床反應(yīng)器或列管式固定床反應(yīng)器。
[0030] 本發(fā)明以鄰硝基苯胺類化合物和脂肪醇為原料一步連續(xù)化合成苯并咪唑類化合 物，耦合了脂肪醇脫氫