一种2,5-二（氨基甲基）呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶的方法
阅读说明：本技术 一种2,5-二（氨基甲基）呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶的方法 (Method for preparing 2-aminomethyl piperidine by selective hydrogenolysis of 2, 5-bis (aminomethyl) furan ) 是由 王延吉 张树兴 丁晓墅 于 2021-11-10 设计创作，主要内容包括：本发明为一种2,5-二(氨基甲基)呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶的方法。该方法包括以下步骤：将2,5-二(氨基甲基)呋喃、催化剂和有机溶剂加入到反应器中,在1～8MPa的H-(2)压力、120～200℃下反应0.5～8h,得到产物2-氨基甲基哌啶；所述的催化剂为负载型金属催化剂,活性金属为Ru、Rh或Pt；催化剂载体为γ-Al-(2)O-(3)、TiO-(2)、SiO-(2)、ZrO-(2)、CeO-(2)、ZSM-5或活性炭。本发明的反应条件温和,产物选择性可达80％以上,金属催化剂制备过程简单。(The invention relates to a method for preparing 2-aminomethyl piperidine by selective hydrogenolysis of 2, 5-bis (aminomethyl) furan. The method comprises the following steps: adding 2, 5-bis (aminomethyl) furan, a catalyst and an organic solvent into a reactor, and reacting at 1-8 MPa of H 2 Reacting for 0.5-8 h at 120-200 ℃ under pressure to obtain a product 2-aminomethyl piperidine; the catalyst is a supported metal catalyst, and the active metal is Ru, Rh or Pt; the catalyst carrier is gamma-Al 2 O 3 、TiO 2 、SiO 2 、ZrO 2 、CeO 2 ZSM-5 or activated carbon. The invention has mild reaction condition, the product selectivity can reach more than 80 percent, and goldThe preparation process of the catalyst is simple.)
技术领域
本发明涉及一种2,5-二(氨基甲基)呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶的方法。
背景技术
2-氨基甲基哌啶是一类重要的有机化合物，是合成农药、医药的中间体。对于合成药物活性组分来说，2-氨基甲基哌啶是一种基本的结构单元。这些药物活性组分之一就是氟卡胺(氟卡尼，flecainide)。
2-氨基甲基哌啶通常由2-氰基吡啶加氢来制备。然而，所使用的方法为两步法，并且总收率仅为20％左右。第二步还需要在乙酸或者其他无机酸中进行。使用2-氨基甲基吡啶来制备2-氨基甲基哌啶同样存在上述问题。
发明内容
本发明的目的为针对当前2-氨基甲基哌啶合成技术存在的不足，提供一种以生物质衍生物2,5-二(氨基甲基)呋喃为原料选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶的方法。该方法使用生物质衍生的2,5-二(氨基甲基)呋喃作为原料，催化剂中金属Ru、Rh、Pt为金属组分，γ-Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、CeO2、ZSM-5或活性炭为载体。在温和条件下催化2,5-二(氨基甲基)呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶。本发明的反应条件温和，产物选择性可达80％以上，金属催化剂制备过程简单。
本发明的技术方案是：
一种2,5-二(氨基甲基)呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶的方法，该方法包括以下步骤：将2,5-二(氨基甲基)呋喃、催化剂和有机溶剂加入到反应器中，在1～8MPa的H2压力、120～200℃下反应0.5～8h，得到产物2-氨基甲基哌啶；
其中，物料配比量每1mmol 2,5-二(氨基甲基)呋喃加入2～15mL溶剂；每1mmol 2,5-二(氨基甲基)呋喃加入0.05～0.5g金属催化剂；
所述的催化剂为负载型金属催化剂，催化剂的组成包括活性金属和载体；金属负载量为2wt％～10wt％；
所述的活性金属为Ru、Rh或Pt；
所述的催化剂载体为γ-Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、CeO2、ZSM-5或活性炭；
所述的有机溶剂为四氢呋喃、1,4二氧六环或正癸烷；
所述的反应器为高压反应器；
所述的物料配比量优选为每1mmol 2,5-二(氨基甲基)呋喃加入5～10mL溶剂；每1mmol2,5-二(氨基甲基)呋喃加入0.1～0.5g金属催化剂；
所述的催化剂的制备过程为：按所需比例将活性金属组分前体的水溶液与载体等体积浸渍，静置10～15h，100～120℃烘干10～12h，使用马弗炉在300～550℃下煅烧2～5h，最后用氢气于200～500℃还原1～3h；
所述的活性金属组分前体为盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐；
所述的优选氢气压力为3～8MPa；优选反应温度为130～180℃；优选反应时间为1～4h。
本发明的有益效果为：
(1)该方法首次实现了2,5-二(氨基甲基)呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶。金属催化剂催化性能良好，产物选择性最高可达80％以上。
(2)反应条件温和，金属催化剂制备过程简单。
(3)反应结束后可将反应液进行离心分离，金属催化剂沉于底部，可回收利用，有良好的应用前景。
具体实施方式
本发明2,5-二(氨基甲基)呋喃选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶的反应式如下：
本发明涉及的2,5-二(氨基甲基)呋喃为生物质平台化合物5-羟甲基糠醛还原胺化制备。
本发明涉及的负载型金属催化剂为公知材料，催化剂的组成包括活性金属和载体。以下为其中负载量为2wt％的Rh/γ-Al2O3的制备方法，但不仅限于此：
第一步，测载体γ-Al2O3的饱和吸水量：准确称取载体2.0g于表面皿上，逐滴加入纯水至载体全部浸湿且微微流动，记录所用纯水体积即为该载体的饱和吸水量。
第二步，浸渍法制备负载型金属催化剂：准确称取载体2.0g载体于坩埚中。准确称取0.104g RhCl3·xH2O于烧杯中，加入第一步所测出的该载体的饱和吸水量。将铑溶液逐滴滴加到载体上至载体完全浸湿且微微流动。静置12h后，使用干燥箱在110℃下干燥一晚。最后使用马弗炉对催化剂进行焙烧，在300℃下焙烧3h。
第三步，还原催化剂：在使用前，使用管式电阻炉对催化剂进行还原，在300℃，100mL/min流量H2下还原1h，最终得到的催化剂为金属Rh的理论负载量为2wt％。
实施例1
将1mmol 2,5-二(氨基甲基)呋喃，0.1g负载量为2wt％的Rh/γ-Al2O3催化剂、5mL四氢呋喃加入25mL高压反应釜中，先用氮气置换反应釜中空气4次，后用氢气置换反应釜中氮气4次，充入氢气至5MPa。升温至150℃后，开始搅拌。反应8h结束，冷却至室温。离心分离上层清液，催化剂沉于底部，取上层清液过滤后直接在气相色谱上进行分析。由外标法做工作曲线，确定2,5-二(氨基甲基)呋喃转化率为100％，2-氨基甲基哌啶收率为80.2％，剩余产物则为2,5-二(氨基甲基)四氢呋物等。
实施例2
其他步骤同实施例1，不同之处在于加入的催化剂为Rh/TiO2，反应结果是2,5-二(氨基甲基)呋喃的转化率为100％，2-氨基甲基哌啶的收率为64.6％。
实施例3
其他步骤同实施例1，不同之处在于加入的催化剂为Rh/ZSM-5，反应结果是2,5-二(氨基甲基)呋喃的转化率为100％，2-氨基甲基哌啶的收率为54.0％。
实施例4
其他步骤同实施例1，不同之处在于加入的催化剂为Pt/ZrO2，反应结果是2,5-二(氨基甲基)呋喃的转化率为86.3％，2-氨基甲基哌啶的收率为54.0％。
实施例5
其他步骤同实施例1，不同之处在于加入的催化剂为Pt/CeO2，反应结果是2,5-二(氨基甲基)呋喃的转化率为90.2％，2-氨基甲基哌啶的收率为67.0％。
实施例6
其他步骤同实施例1，不同之处在于反应压力为6MPa，反应结果是2,5-二(氨基甲基)呋喃的转化率为100％，2-氨基甲基哌啶的收率为84.7％。
实施例7
其他步骤同实施例1，不同之处在于催化剂负载量为5wt％，反应结果是2,5-二(氨基甲基)呋喃的转化率为100％，2-氨基甲基哌啶的收率为75.3％。
实施例8
其他步骤同实施例1，不同之处在于催化剂的重复使用次数为5次，反应结果是2,5-二(氨基甲基)呋喃的转化率为100％，2-氨基甲基哌啶的收率为76.5％。
因此，本发明的目的是寻找一种实用、经济和绿色的方法，该方法使之有可能在工业规模上以简单的方式来制备2-氨基甲基哌啶。出乎意料地，发现可以以生物基衍生的2,5-二(氨基甲基)呋喃为原料选择性氢解制备2-氨基甲基哌啶。
以上所述，仅为本发明部分具体实例，但是本发明的保护范围并不仅限于此，也不因各实施例的先后次序对本发明造成任何限制，任何熟悉本发明技术领域的技术人员在本发明报道的技术范围内，可轻易进行变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围不仅限于以上实施例，应该以权利要求的保护范围为准。
本发明未尽事宜为公知技术。