[發明專利]適用于加氫制備吡格列酮的路易斯堿改性多孔碳催化劑及其制備和應用

在審

• 申請號: 202211060140.9
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115382566A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 張治國;馬瑤;周玉寶;劉明杰;鮑宗必;楊啟煒;任其龍;郭紹定;黃曄;楊亦文;蘇寶根
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州中美華東制藥有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;C07D417/12
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 高佳逸

本發明公開了一種適用于加氫制備吡格列酮的路易斯堿改性多孔碳催化劑及其制備方法和應用。制備方法：將氨基葡萄糖鹽酸鹽和路易斯堿在惰性氣體保護下于400?1000℃煅燒、洗滌、干燥得到路易斯堿改性的多孔碳材料；所述路易斯堿與所述氨基葡萄糖鹽酸鹽的質量比為0.05?10:1；所述多孔碳材料中，氮的質量百分含量為1％?40％，磷的質量百分含量為0.1％?10％；將所述多孔碳材料浸漬于鈀的前驅體溶液中，20?100℃下攪拌干燥得到粗品；將所述粗品在還原性氣氛下于200?400℃還原，得到所述催化劑；所述催化劑中，Pd粒徑為1?20nm。在選擇性加氫制備吡格列酮的應用中，所述催化劑能在較高的底物/Pd摩爾比下，仍呈現良好的催化活性、選擇性和穩定性。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，具體涉及一種適用于加氫制備吡格列酮的路易斯堿改性多孔碳催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

吡格列酮是臨床上常用于治療II型糖尿病的噻唑烷二酮類藥物，通過直接降低胰島素抵抗和改善β細胞功能達到持久控制血糖的目的，是一類高效的胰島素增敏劑。而化合物5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亞甲基]-2,4-噻唑烷二酮(化合物1，結構如下所示)是制備吡格列酮的關鍵中間體，實現該化合物選擇性氫化制備吡格列酮具有重要意義。

目前，現有技術中已知的能實現該步選擇性氫化的主要方法有化學還原法和催化氫化法。相比于化學還原法，催化氫化法更適合于吡格列酮的大規模生產。鈀碳是醫藥中間體合成中常用的加氫催化劑，對于C＝C雙鍵的還原有良好的活性和選擇性。

然而，以鈀炭作為催化劑實施的催化氫化方法雖然具備活性高、便于回收、產品分離純化容易等優點，但易受到化合物1及產物吡格列酮的雜原子對鈀的強配位作用影響，導致催化劑的毒化和Pd流失，從而對化合物1的還原效果難以令人滿意。對化合物1的氫化還原反應而言，適宜的反應條件和較高的金屬鈀用量是必要的。如專利CN1491218A以化合物1的關鍵結構噻唑烷二酮環為研究對象，氫化前化合物1在甲酸環境下成功被16.7mol％的高用量鈀炭催化為吡格列酮，純度達97.4％；專利EP0816340Al中也使用了較高用量的鈀炭催化劑(12.5mol％)，于110℃、0.85MPa下反應5h實現了73％的吡格列酮收率；專利US20060252803A1中化合物1經5.1mol％的商用鈀炭于60℃下延長反應時間到30h，得到了84％的產物吡格列酮；專利WO2005058827A1中則介紹了一種化合物1在甲醇、水的混合物中被5.1mol％的鈀炭有效選擇性加氫的方法，50-60℃、0.5-0.6MPa下反應15h后轉化率達99.7％，產率84％，佐證了適宜反應條件與催化效果間的密切聯系。

對于該氫化體系而言，Pd的流失與失活是商業鈀炭催化劑共有的問題，這是活性炭上Pd納米顆粒多分布在靠近表面的微孔內且碳載體與金屬之間作用力較弱導致。因此在現有專利中，只有當反應物與金屬鈀的摩爾比較高(處于3-20之間)時，才能保證化合物1幾乎完全轉化，這無疑加大了催化劑的高昂成本。

此外，文獻(Catalysis Letters 2013,143(5),495-500)中使用了多種商業型鈀炭催化劑用于化合物1的氫化，證實了鈀炭催化劑的失活現象，并將其主要歸因于化合物1和產物吡格列酮中S原子對鈀炭催化劑具有強吸附作用，占據活性位點后難以及時脫附，且其結構中的噻唑烷二酮環可能會部分分解致使Pd金屬表面的S中毒進而導致催化劑失活，進一步限制了鈀炭催化劑在制備吡格列酮上的應用。因此，提高Pd/C催化劑對于該體系的抗毒化性能和活性是實現吡格列酮高效催化加氫的關鍵。

發明內容