[发明专利]适用于加氢制备吡格列酮的路易斯碱改性多孔碳催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种适用于加氢制备吡格列酮的路易斯碱改性多孔碳催化剂及其制备方法和应用。制备方法：将氨基葡萄糖盐酸盐和路易斯碱在惰性气体保护下于400‑1000℃煅烧、洗涤、干燥得到路易斯碱改性的多孔碳材料；所述路易斯碱与所述氨基葡萄糖盐酸盐的质量比为0.05‑10:1；所述多孔碳材料中，氮的质量百分含量为1％‑40％，磷的质量百分含量为0.1％‑10％；将所述多孔碳材料浸渍于钯的前驱体溶液中，20‑100℃下搅拌干燥得到粗品；将所述粗品在还原性气氛下于200‑400℃还原，得到所述催化剂；所述催化剂中，Pd粒径为1‑20nm。在选择性加氢制备吡格列酮的应用中，所述催化剂能在较高的底物/Pd摩尔比下，仍呈现良好的催化活性、选择性和稳定性。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种适用于加氢制备吡格列酮的路易斯碱改性多孔碳催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

吡格列酮是临床上常用于治疗II型糖尿病的噻唑烷二酮类药物，通过直接降低胰岛素抵抗和改善β细胞功能达到持久控制血糖的目的，是一类高效的胰岛素增敏剂。而化合物5-[[4-[2-(5-乙基-2-吡啶基)-乙氧基]苯基]亚甲基]-2,4-噻唑烷二酮(化合物1，结构如下所示)是制备吡格列酮的关键中间体，实现该化合物选择性氢化制备吡格列酮具有重要意义。

目前，现有技术中已知的能实现该步选择性氢化的主要方法有化学还原法和催化氢化法。相比于化学还原法，催化氢化法更适合于吡格列酮的大规模生产。钯碳是医药中间体合成中常用的加氢催化剂，对于C＝C双键的还原有良好的活性和选择性。

然而，以钯炭作为催化剂实施的催化氢化方法虽然具备活性高、便于回收、产品分离纯化容易等优点，但易受到化合物1及产物吡格列酮的杂原子对钯的强配位作用影响，导致催化剂的毒化和Pd流失，从而对化合物1的还原效果难以令人满意。对化合物1的氢化还原反应而言，适宜的反应条件和较高的金属钯用量是必要的。如专利CN1491218A以化合物1的关键结构噻唑烷二酮环为研究对象，氢化前化合物1在甲酸环境下成功被16.7mol％的高用量钯炭催化为吡格列酮，纯度达97.4％；专利EP0816340Al中也使用了较高用量的钯炭催化剂(12.5mol％)，于110℃、0.85MPa下反应5h实现了73％的吡格列酮收率；专利US20060252803A1中化合物1经5.1mol％的商用钯炭于60℃下延长反应时间到30h，得到了84％的产物吡格列酮；专利WO2005058827A1中则介绍了一种化合物1在甲醇、水的混合物中被5.1mol％的钯炭有效选择性加氢的方法，50-60℃、0.5-0.6MPa下反应15h后转化率达99.7％，产率84％，佐证了适宜反应条件与催化效果间的密切联系。

对于该氢化体系而言，Pd的流失与失活是商业钯炭催化剂共有的问题，这是活性炭上Pd纳米颗粒多分布在靠近表面的微孔内且碳载体与金属之间作用力较弱导致。因此在现有专利中，只有当反应物与金属钯的摩尔比较高(处于3-20之间)时，才能保证化合物1几乎完全转化，这无疑加大了催化剂的高昂成本。

此外，文献(Catalysis Letters 2013,143(5),495-500)中使用了多种商业型钯炭催化剂用于化合物1的氢化，证实了钯炭催化剂的失活现象，并将其主要归因于化合物1和产物吡格列酮中S原子对钯炭催化剂具有强吸附作用，占据活性位点后难以及时脱附，且其结构中的噻唑烷二酮环可能会部分分解致使Pd金属表面的S中毒进而导致催化剂失活，进一步限制了钯炭催化剂在制备吡格列酮上的应用。因此，提高Pd/C催化剂对于该体系的抗毒化性能和活性是实现吡格列酮高效催化加氢的关键。

发明内容