[发明专利]一种制备氘代甲苯的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种制备氘代甲苯的催化剂及其制备方法，催化剂的主要成分是包含有金属铝钙的氧化物组分，记为CA；所述CA上负载有贵金属元素，所述贵金属元素是铂、钯、铑、铱、钌中的至少一种，贵金属元素的质量占CA质量的0.1％‑10％，以CaO和Al₂O₃为原料，将球磨混合的氧化铝与氧化钙混合物进行水热制备CA催化剂前驱体；再通过空气焙烧完成CA制备，经真空焙烧后加入到贵金属乙二醇溶液中进行乙二醇还原完成催化剂制备。本发明制备了一种全新的制备高氘代甲苯的催化剂，并且该催化剂在反应过程中具有很好的反应活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及氘代甲苯技术领域，具体涉及一种制备氘代甲苯的催化剂及其制备方法。

背景技术

氘是氢同位素的一种，由一个中子及一个质子组成。由于质量效应的影响，碳氘键比碳氢键具有更短的键长，更高的键能。因此，氘代化合物被广泛应用于医药，环境分析检测及开发新材料等领域。

在医药领域，通过将药物分子特定代谢部位的一个或多个碳氢键(C-H)用碳氘键(C-D)替代，可以延长药物代谢循环、减少有毒代谢物的产生，从而降低给药剂量、提高安全性以及获得更佳的疗效。2017年，全球首例氘代药物AUSTEDO获得美国食品药品管理局(FDA)的批准上市，同时还有多个氘代药物处于临床Ⅲ期硏究，这标志着FDA承认了氘在药物设计中有别于普通氢元素的作用。

氘代甲苯用途广泛，是一种基础的氘代有机化工原料。主要应用于精细化工领域，同时氘代甲苯也是氘代药物中间体的制备的一个重要组成部分，下游产品如氘代地拉罗司，在欧洲它被推荐作为6岁以上地中海贫血铁过载患者的一线用药，国内目前正在利用氘代药物进行临床研究，同样的如氘代地西泮、氘代苯等多种有机产品。近年来，由于氘代药物逐渐成为药物研究的一个热点，氘代甲苯因用于合成下游高价值产品在研究中也得到了广泛的应用。

非活性碳氢键的直接转化是制备功能性材料的一种有效而清洁的方法。以C-H活化为基础的H-D交换反应也提供了有价值的氘标记产物，在科学领域得到广泛的应用。另一方面，芳烃核上的定向基团，如酰胺和羰基，对定向基团附近的C-H键的位点选择性活化有有利的影响。在这种情况下，氘化芳烃可以通过利用同位素效应来阐明反应机理，作为动力学研究的有效工具。

传统的制备甲苯的方法和催化剂并不完全适用于全氘代甲苯的制备，在目前公开的技术资料中，存在反应条件苛刻、工艺复杂、总收率低等问题，不适合工业化的生产氘代甲苯，也限制了氘代药物的研究，和商业化发展的脚步。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种制备氘代甲苯的催化剂及合成全氘代甲苯催化剂的制备方法，制备的催化剂能在氢气的条件下很好的应用于全氘代甲苯的制备，反应方程式如下所示：

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种制备氘代甲苯的催化剂，催化剂的主要成分是包含有金属铝钙的氧化物组分，记为CA；所述CA上负载有贵金属元素，所述贵金属元素是铂、钯、铑、铱、钌中的至少一种，贵金属元素的质量占CA质量的0.1％-10％，优选为0.5％-3％。

一种制备氘代甲苯的催化剂的制备方法，催化剂的制备过为：

1)以CaO和Al₂O₃为原料，将球磨混合的氧化铝与氧化钙混合物进行水热制备CA催化剂前驱体；

2)再通过空气焙烧完成CA制备，经真空焙烧后加入到贵金属乙二醇溶液中进行乙二醇还原完成催化剂制备。

进一步地，具体制备方法包括以下步骤：