專利名稱：一種哌嗪及哌嗪衍生物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)藥物合成領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種以乙二醇為原料制備哌嗪 及其衍生物的方法。
背景技術(shù)：
哌嗪是一種重要的有機化工中間體。它廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料及表面活性 劑等領(lǐng)域。哌嗪及其衍生物可以作為原料合成鹽酸洛美沙星、斯帕沙星、蒽氟沙星等藥物 中間體。國外對哌嗪的研究較為廣泛，與其相關(guān)的專利達(dá)數(shù)百篇。按照所用原料的不同合 成方法主要有以下幾種JP4911712和JP74125375等報道了以N-β -羥乙基乙二胺為原 料加氫環(huán)合制備哌嗪的工藝路線，此類方法使用銅、鉻、錳等金屬的氧化物為催化劑，具有 副產(chǎn)物少，收率較高的優(yōu)點，收率最高可達(dá)到90%以上，但是其工藝為間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)效 率低；US368219等專利報道了以二乙烯三胺為原料在高溫和催化劑作用下脫氨制備哌嗪 的工藝，此法收率相對較高，可達(dá)到80%左右，但是原料價格較高，制約了此工藝的工業(yè)化； ΕΡ16325304等報道了以氨基乙醇為原料，在高溫高壓和催化劑的作用下合成哌嗪的工藝， 聯(lián)產(chǎn)乙二胺，但是該路線哌嗪收率低，在15-25%之間；Weitamp等人報道了以乙二胺為原 料以KZSM-5沸石分子篩為催化劑生產(chǎn)哌嗪副產(chǎn)三乙烯二胺的工藝，此工藝總收率較高，但 是催化劑的壽命未達(dá)到工業(yè)化的要求。此外BASF、Nobel等報道了從生產(chǎn)乙二胺、二乙烯三 胺的副產(chǎn)物中提取哌嗪的專利，但是由于此類產(chǎn)品中哌嗪含量一般較低，提取相對困難。其 他哌嗪衍生物的制備也普遍存在著成本較高或催化劑壽命較短的問題，因此開展新的哌嗪 合成工藝的研究是十分必要的。針對上述工藝的缺陷，發(fā)明人基于大量的實驗研究發(fā)明了一種改進的哌嗪及其衍 生物的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種新的哌嗪及哌嗪衍生物的合成工藝。本發(fā)明是以固定床或反應(yīng)釜為反應(yīng)器、以乙二醇為原料，在催化劑作用下連續(xù)制 備哌嗪及哌嗪衍生物的工藝。相比以上所述的不同原料制備哌嗪及哌嗪衍生物的工藝，乙 二醇作為原料制備哌嗪及哌嗪衍生物具有原料供應(yīng)量充足、價格廉價等優(yōu)勢，因此開發(fā)以 乙二醇為原料的制備哌嗪及哌嗪衍生物的工藝具有巨大的成本優(yōu)勢。本發(fā)明目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的以乙二醇為原料，以固定床或反應(yīng)釜為 反應(yīng)器，同時加入氫氣和氨氣，使乙二醇的水溶液在氫氣及氨氣氣氛中，在催化劑的作用下 在反應(yīng)器中進行反應(yīng)，得到哌嗪和哌嗪衍生物的混合物。反應(yīng)合成路線如下 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，所述哌嗪衍生物包括甲基哌嗪、乙基哌嗪。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，催化劑采用石英砂或者Γ-Α1203為載體，活 性組分為雷尼鈷、雷尼鎳、雷尼銅中的一種或多種的混合物；所述活性組分還可以為Cu/ Ni、Cu/Co、Cu/NiO、Cu/CoO、CuO/NiO、CuO/CoO復(fù)合催化劑中的一種或多種的混合物。根據(jù)本發(fā)明的進一步的優(yōu)選實施方案，其中催化劑的活性組分還可以進一步為雷 尼鈷、雷尼鎳、Cu/Ni、Cu/Co、Cu/NiO、Cu/CoO、CuO/NiO、CuO/CoO中的一種或多種的混合物。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，所述催化劑中各活性組分的質(zhì)量百分含量分 別< 15%，催化劑的活性組分總的質(zhì)量百分含量< 15-50%。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，該方法的反應(yīng)溫度為160-280°C，優(yōu)選 180-250°C ；反應(yīng)壓力為 8-25Mpa，優(yōu)選 8-15Mpa。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，所述乙二醇的水溶液中，水和乙二醇的質(zhì)量 比大于0且小于等于50%，優(yōu)選為30-50%。根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施方案，所述氨氣與乙二醇的摩爾比為5-30 1，優(yōu) 選 10-15 1。根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施方案，所述反應(yīng)器的空速為Ι ΚΒΟΟΟΟΙΓ1，優(yōu)選 lOIOOtr1。通過實施本發(fā)明的上述技術(shù)方案，可以獲得如下的技術(shù)效果原料廉價易得、轉(zhuǎn)化 率高，催化劑使用壽命長、操作簡單安全、產(chǎn)物選擇性好、收率高，可以連續(xù)生產(chǎn)。


圖1為通過本發(fā)明方法制得產(chǎn)物的高效液相色譜圖。
具體實施例方式下述實施例用來進一步說明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。下述實施例中所用催化劑均為自制，制備方法為常規(guī)的制備復(fù)合催化劑的方法。實施例1反應(yīng)器采用固定床管式反應(yīng)器，內(nèi)徑25mm，管長1220mm，內(nèi)裝催化劑100ml，催化 劑為含銅質(zhì)量百分含量為15%、鎳質(zhì)量百分含量為10%的Γ-Α1203。質(zhì)量百分比為50%的 乙二醇水溶液以流量30g/h進入反應(yīng)溫度為230°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的 流量為8. 2L/h ；液氨的流量為40g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率80%，哌嗪及N-甲基哌嗪、 N-乙基哌嗪的有效選擇性為81. 5%。實施例2在上述反應(yīng)器中添加100ml催化劑，催化劑的組成為含銅質(zhì)量百分含量為15%、 鈷質(zhì)量百分含量為15%的Γ-Α1203。質(zhì)量百分比為50%的乙二醇水溶液流量30g/h進入 反應(yīng)溫度為250°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為9. 0L/h ；液氨的流量為 42g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率90%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪的有效選擇性為 85.5%。產(chǎn)物的HPLC圖譜見圖1，圖譜數(shù)據(jù)見下表1。表1產(chǎn)物的HPLC圖譜數(shù)據(jù) 實施例3在上述反應(yīng)器中添加IOOml催化劑，催化劑的組成為含銅質(zhì)量百分含量為5%、氧 化鈷質(zhì)量百分含量為10%的Γ-Α1203，催化劑活化后，質(zhì)量百分比為30%的乙二醇水溶液 流量30g/h進入反應(yīng)溫度為270°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為9. OL/h ； 液氨的流量為42g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率82%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪的 有效選擇性為84.4%。實施例4在上述反應(yīng)器中添加IOOml催化劑，催化劑的組成為含銅質(zhì)量百分含量為15%、 氧化鎳質(zhì)量百分含量為10%的r-Al2O3，催化劑經(jīng)活化后，質(zhì)量百分比為40%的乙二醇 水溶液流量30g/h進入反應(yīng)溫度為270°C的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為 9. OL/h ；液氨的流量為42g/h。反應(yīng)結(jié)果為原料的轉(zhuǎn)化率83%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙 基哌嗪的有效選擇性為83. 2%。實施例5在1升的高壓反應(yīng)釜中加入100克乙二醇、100克水、雷尼鈷5克封閉反應(yīng)釜加入 142克液氨并在室溫下通入氫氣至13MPa，半小時后升溫至170°C，保溫反應(yīng)7小時，原料轉(zhuǎn) 化率為80%，哌嗪及哌嗪衍生物的有效選擇性為85. 5%。對比實施例反應(yīng)器采用固定床管式反應(yīng)器，內(nèi)徑25mm，管長1220mm，內(nèi)裝催化劑100ml，催化 劑為含德固薩鎳系催化劑R1001。50%的乙二醇水溶液流量30g/h進入反應(yīng)溫度為230°C 的催化劑床層，氫氣壓力為8MPa，氫氣的流量為8. 2L/h ；液氨的流量為40g/h。反應(yīng)結(jié)果為 原料的轉(zhuǎn)化率10%，哌嗪及N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪的有效選擇性為84%。通過將本發(fā)明的實施例與對比實施例進行比較可見，本發(fā)明方法的原料轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn) 高于對比實施例所述方法的原料轉(zhuǎn)化率。盡管上述實施例已經(jīng)對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細(xì)地描述，但是本發(fā)明的技術(shù) 方案并不限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明的思想和宗旨的情況下，對本發(fā)明的技術(shù)方案 所做的任何改動都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
一種制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，該方法以乙二醇為原料，同時加入氫氣和氨氣，使乙二醇的水溶液在氫氣及氨氣氣氛中，在催化劑的作用下在反應(yīng)器中進行反應(yīng)，得到哌嗪和哌嗪衍生物的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述哌嗪衍生物 包括甲基哌嗪、乙基哌嗪。
3.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述催化劑的活 性組分為雷尼鈷、雷尼鎳、雷尼銅中的一種或多種的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述催化劑的活 性組分為Cu/Ni、Cu/Co、Cu/NiO、Cu/CoO、CuO/NiO、CuO/CoO復(fù)合催化劑中的一種或多種的 混合物。
5.如權(quán)利要求3或4所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，活性組分總的 質(zhì)量百分含量< 15-50%。
6.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，該方法的反應(yīng)溫 度為 160-280°C，優(yōu)選 180-250°C。
7.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，該方法的反應(yīng)壓 力為 8-25Mpa，優(yōu)選 8_15Mpa。
8.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述乙二醇 的水溶液中，水和乙二醇的質(zhì)量比大于0且小于等于50%，優(yōu)選水和乙二醇的質(zhì)量比為 30-50% ο
9.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述氨氣與乙二 醇的摩爾比為5-30 1，優(yōu)選10-15 1。
10.如權(quán)利要求1所述的制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器的空 速為 10-3000011-1，優(yōu)選 Io^oor1O
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備哌嗪及哌嗪衍生物的方法。更具體地說，該方法以乙二醇為原料，使乙二醇的水溶液在氫氣及氨氣氣氛中，在催化劑的作用下在反應(yīng)器中進行反應(yīng)，得到哌嗪及哌嗪衍生物的混合物。本發(fā)明的優(yōu)點為原料廉價易得、轉(zhuǎn)化率高，催化劑容易制備、活性穩(wěn)定、使用壽命長，產(chǎn)物選擇性高等。
文檔編號C07D295/03GK101906084SQ201010253560
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者于學(xué)麗, 何光文, 華衛(wèi)琦, 宋錦宏, 曹善建, 謝增勇, 黎源 申請人:煙臺萬華聚氨酯股份有限公司;寧波萬華聚氨酯有限公司