專利名稱：用于制備n－(d)－脫氧核糖醇基－3,4－二甲基苯胺的催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加氫催化劑的合成與應用，具體說是用于制備N-(D)-脫氧核糖醇基-3，4-二甲基苯胺的催化劑，它是核黃素(維生素B2)半合成工藝制備重要原料中間體N-(D)-脫氧核糖醇基-3，4-二甲基苯胺(以下簡稱核糖胺)的加氫催化劑，是一種快速凝固鎳-鋁-磷-過渡金屬多元合金催化劑。
背景技術(shù)：
核黃素是生命活動過程中不可缺少的維生素之一，對促進生物的生長發(fā)育有著重要的作用。N-(D)-脫氧核糖醇基-3，4-二甲基苯胺是化學法合成核黃素的重要中間體，其制備方法是D-核糖與3，4-二甲基苯胺在加氫催化劑，如Raney鎳催化劑，或貴金屬鈀/碳催化劑(如US 4,355,158)存在下進行氫化反應，即可得到核糖胺。加氫催化劑活性的高低直接影響到核糖胺的收率和質(zhì)量。
目前氫化制取核糖胺是以傳統(tǒng)工藝制得的Raney鎳作為催化劑，如中國專利CN1122833A與1194262A等，這些傳統(tǒng)工藝存在催化劑活性低、用量大、收率低、成本高等問題；在中國專利CN 1194252A中還需大量使用硫酸鈉，導致了目的產(chǎn)物核糖胺純度低、質(zhì)量差的缺點；而且上述專利都沒有對目的產(chǎn)物核糖胺的純度進行分析，所公開的僅僅是核糖胺粗品收率，尤其是CN 1194252A中公開的收率與核糖胺實際收率(或折純收率)相差很遠，大大偏高。
另外，中國專利CN 1429661A采用在常規(guī)冷凝下加入過渡金屬鉬改性Raney鎳催化劑，在加入少量催化劑情況下，核糖胺收率和純度都有所提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于制備N-(D)-脫氧核糖醇基-3，4-二甲基苯胺的催化劑，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明利用快速凝固技術(shù)得到的合金催化劑具有活性好、收率高，選擇性佳、核糖胺質(zhì)量優(yōu)，催化劑用量少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
本發(fā)明所述的催化劑是包括鎳、鋁、磷和少量的過渡金屬元素通過快速凝固技術(shù)得到的多元合金催化劑，其中適用的過渡金屬元素為第IV、VI副族或第VIII族過渡金屬元素。所述的組分的質(zhì)量配比是100∶100∶1～5∶2～20。
本發(fā)明所述的催化劑的具體制備步驟是1)將計量配比100∶100∶1～5∶2～20(質(zhì)量比)的鎳、鋁、磷與第IV、VI副族或第VIII族等過渡金屬元素的一種或一種以上加于電弧爐中，先在300℃下抽真空至1Pa，然后向爐內(nèi)充入氬氣至6×104Pa，在1400～1600℃下熔煉得鎳-鋁-磷-過渡金屬多元合金。
2)將得到的多元合金采用真空急冷法進行二次熔煉，急冷條件為銅輥線速度20～30米/秒，噴射壓力0.01Mpa，噴射溫度900～1100℃。
3)得到的合金按常規(guī)的方法，用28％氫氧化鈉溶液展開，得到的催化劑保存于純水中備用。
使用催化劑進行氫化反應的具體步驟是1)將3，4-二甲基苯胺溶于95％乙醇中，轉(zhuǎn)移至高壓反應釜內(nèi)，再加入催化劑(催化劑的加入量為D-核糖質(zhì)量的0.3～0.6倍)、D-核糖量5×10-4～1×10-2倍的硼酸和D-核糖乙醇溶液，然后用氮氣置換體系，直到釜內(nèi)殘余空氣排凈為止。
2)攪拌下，通入氫氣并升溫，在50℃的溫度下保持氫氣壓力4MPa，氫化反應2小時。
3)氫化反應液趁熱過濾，除去催化劑(可反復使用)，加入熱水，自然冷卻結(jié)晶，得到鱗片狀白色的核糖胺晶體，過濾，用乙醇洗滌。
4)產(chǎn)物在70～80℃下烘干后，稱重，并用高效液相色譜分析，分別計算核糖胺的粗品收率和折純收率。
所用的D-核糖是葡萄糖發(fā)酵液經(jīng)除雜、脫色、吸附分離精制后制得(CN 00135818.9)。D-核糖采用Waters公司的高效液相色譜儀測定；核糖胺采用Varian公司的高效液相色譜(HPLC)儀測定，流動相為甲醇-水，色譜柱為C18柱。
本發(fā)明提供的用于制備N-(D)-脫氧核糖醇基-3，4-二甲基苯胺的催化劑可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是一種行之有效的制備核糖胺的催化劑。該催化劑具有制備工藝簡便，成本低，活性好，收率高，選擇性強，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良等優(yōu)點。
本發(fā)明的突出的實質(zhì)性的特點和積極效果可從下述實施例中得以體現(xiàn)，但是它們并不是對本發(fā)明作任何限制。
具體實施例方式
實施例1按本發(fā)明提供的方法制備催化劑(1)將100克鎳粉，100克鋁粉，3克磷粉，5克鐵粉加于電弧爐中，先在300℃抽真空至1Pa，然后向爐內(nèi)充入氬氣至6×104Pa，在1500℃下熔煉得到鎳-鋁-磷-鐵多元合金。
(2)將得到的多元合金在高頻感應爐中采用真空急冷法進行二次熔煉，得到鎳-鋁-磷-鐵多元合金帶；急冷條件銅輥線速度20～30米/秒，氬氣噴射壓力0.01Mpa，噴射溫度1100℃。
(3)燒瓶中加入28％NaOH溶液148ml，再將30g快速凝固鎳-鋁-磷-鐵合金加入其中，在90℃下反應2小時，用傾瀉法除去上部清夜，用水洗滌至中性，得到的催化劑A保存于純水中待用。
按本發(fā)明提供的方法進行氫化反應制備核糖胺3.4g 3，4-二甲基苯胺溶于15ml 95％乙醇中，轉(zhuǎn)移至高壓反應釜內(nèi)，再加入2.0g催化劑A(濕重，下同)，15mg硼酸，按發(fā)明人在中國專利(申請?zhí)?0135818.9)中提供方法獲得的D-核糖乙醇溶液55ml(含D-核糖3.975g)，用氮氣置換釜內(nèi)空氣后，攪拌，升溫至30℃，保溫30min，繼續(xù)升溫至50℃，在氫壓4Mpa的條件下，氫化反應2小時。
反應液趁熱過濾除去催化劑，加入80℃水100ml，冷卻結(jié)晶，得到白色鱗片狀核糖胺晶體。過濾，用乙醇洗滌。
產(chǎn)物用紅外燈烘干，得核糖胺粗品6.3g，HPLC法純度99.2％，核糖胺粗品收率、折純收率分別為92.6％、91.9％(以D-核糖計，下同)。
對照例1方法同實施例1，但改用2.0g末經(jīng)改性的Raney鎳催化劑，其他條件均不變，得核糖胺粗產(chǎn)品4.8g，HPLC法純度99.0％，核糖胺的粗品收率、折純收率分別為71.1％、70.4％。
實施例2～4方法同實施例1，將過渡金屬鐵分別改為鈦、鎢或鉬，質(zhì)量改為2克，其他條件均不變。得到結(jié)果如表1所示表1快速凝固Ni-Al基合金催化劑氫化結(jié)果

實施例5方法同實施例1，催化劑A用量改為1.5g，其他條件均不變，得核糖胺粗品5.6g，HPLC法純度99.0％，核糖胺的粗品收率、折純收率分別為82.3％、81.5％。
實施例6方法同實施例1，催化劑A用量為4.0g，D-核糖改用未經(jīng)按發(fā)明人在CN 00135818.9中提供的方法純化、而采用目前國內(nèi)半合成核黃素生產(chǎn)的葡萄糖發(fā)酵液提取工藝，經(jīng)活性炭脫色，樹脂去除陰、陽離子，乙醇沉降后獲得的7.5g/100ml濃度的D-核糖乙醇溶液53ml(含核糖3.975g)，其他條件均不變，得核糖胺粗品5.6g，HPLC法純度98.6％，核糖胺粗品收率、折純收率分別為82.4％、81.2％。
對照例2方法同實施例6，但改用4.0g未經(jīng)改性的Raney鎳催化劑，其他條件均不變。得核糖胺粗產(chǎn)品4.8g，HPLC法純度98.2％，核糖胺的粗品收率、折純收率分別為71.1％、69.8％。
由上結(jié)果可知1.在催化加氫制取核糖胺時，本發(fā)明的快速凝固Ni-Al基合金催化劑的用量少，以催化劑A為例，催化劑用量少于D-核糖量，即催化劑D-核糖＝0.5(質(zhì)量比)時，核糖胺折純收率便高達91.9％，高于傳統(tǒng)的Raney催化劑20個百分點；即使發(fā)酵液未經(jīng)進一步純化，以此含雜質(zhì)較多的D-核糖為原料，其它所有的條件均固定，采用催化劑A作為加氫反應催化劑，核糖胺折純收率仍高于傳統(tǒng)的Raney催化劑11個百分點。
2.本發(fā)明的快速凝固Ni-Al基合金催化劑性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有專利報道的催化劑，比較如表2表2 制備N-(D)-脫氧核糖醇基-3，4-二甲基苯胺的催化劑性能比較

** 本發(fā)明按該專利制備核糖胺，粗品收率均在90％以上，但用HPLC測定其純度，因，其中混有大量硫酸鈉，核糖胺含量不穩(wěn)定，其值僅為50～60％，故核糖胺折純收率只有50％上下。
權(quán)利要求
1.一種用于制備N-(D)-脫氧核糖醇基-3，4-二甲基苯胺的催化劑，其特征在于它是包括鎳、鋁、磷和少量的過渡金屬元素通過快速凝固方法得到的鎳-鋁-磷-過渡金屬多元合金催化劑構(gòu)成，所述的過渡金屬元素是第IV、VI副族或第VIII族過渡金屬元素的一種或一種以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述的合金的質(zhì)量組成為鎳∶鋁∶磷∶過渡金屬元素＝100∶100∶1～5∶2～20。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于所述的合金的質(zhì)量組成為鎳∶鋁∶磷∶過渡金屬元素＝100∶100∶3∶2～5。
4.權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于它包括下述步驟1)將質(zhì)量配比100∶100∶1～5∶2～20的鎳、鋁、磷與第IV、VI副族或第VIII族等過渡金屬元素的一種或一種以上，在6×104Pa的氬氣保護下，于電弧爐中在1400～1600℃下冶煉得到鎳-鋁-磷過渡金屬多元合金；2)將得到的多元合金采用真空急冷法進行二次熔煉，急冷條件為銅輥線速度20～30米/秒，噴射壓力0.01Mpa，噴射溫度900～1100℃；3)得到的合金按常規(guī)的方法，用28％氫氧化鈉溶液展開，得到的催化劑保存于純水中備用。
5.權(quán)利要求1所述的催化劑的使用方法，其特征在于它包括下述步驟1)將3，4-二甲基苯胺溶于乙醇中，轉(zhuǎn)移至高壓反應釜內(nèi)，再加入催化劑、硼酸和D-核糖乙醇溶液，然后用氮氣置換體系，直到釜內(nèi)殘余空氣排凈為止；2)攪拌下，通入氫氣并升溫，在50℃的溫度下保持氫氣壓力4MPa，氫化反應2小時；3)氫化反應液趁熱過濾，除去催化劑，加入熱水，自然冷卻結(jié)晶，得到鱗片狀白色的核糖胺晶體，過濾，用乙醇洗滌。4)產(chǎn)物70～80℃下烘干后，稱重。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑的使用方法，其特征在于所述的催化劑的加入量為D-核糖量的0.3～0.6倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑的使用方法，其特征在于所述的硼酸是D-核糖量的5×10-4～1×10-2倍。
全文摘要
本發(fā)明是用于制備N－(D)－脫氧核糖醇基－3，4－二甲基苯胺的催化劑，它是核黃素半合成工藝制備重要原料中間體N－(D)－脫氧核糖醇基－3，4－二甲基苯胺的加氫催化劑及其相應的工藝條件，它是包括鎳、鋁、磷和少量的過渡金屬元素通過快速凝固方法得到的鎳－鋁－磷－過渡金屬多元合金催化劑構(gòu)成，所述的合金的質(zhì)量組成為鎳∶鋁∶磷∶過渡金屬元素＝100∶100∶1～5∶2～20。該催化劑在制備N－(D)－脫氧核糖醇基－3，4－二甲基苯胺時具有用量少、活性好、收率高，選擇性好、核糖胺質(zhì)量優(yōu)的優(yōu)點。
文檔編號B01J27/185GK1562480SQ200410019058
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月21日
發(fā)明者李正名, 張津楓, 鄧國才 申請人:南開大學