专利名称：一种固体酸催化剂及其催化合成5-取代四氮唑的方法
技术领域：
本发明涉及一种5-取代四氮唑的合成方法，特别涉及一种固体酸催化剂催化合 成5-取代四氮唑的方法。
背景技术：
四氮唑类化合物是有机合成的重要中间体，可用来合成医药、农药、感光材料及工 业用的发泡剂等产品。5-取代四氮唑具有显著的生物活性，常用于头孢菌素类抗生素、血管 紧张素受体抑制剂及抗肿瘤药物等的修饰改造，近年来四氮唑类化合物在医药领域的应用 越来越多，并且有着良好的发展前景。5-取代四氮唑的合成方法有很多，利用腈类化合物与叠氮化钠在以醇(如正丁 醇、异丙醇)作溶剂、酸(如冰乙酸)作催化剂的条件下合成四氮唑类化合物是最经典的方 法，但该法只适用于合成结构简单的四氮唑。将溶剂改换为非质子型溶剂(如DMF、DMAC)， 用无机盐或有机盐(如NH4C1、ZnCl2, Et3N · HCl)作催化剂，腈类化合物与叠氮化钠反应可 以制备出结构复杂的带有芳香基的四氮唑类衍生物，但与上述反应相同，该反应速度较慢， 反应时间长(需要几天)，且易产生有毒易爆的HN3、NH4N3等。亦有文献报道采用有机锡催 化，在芳香烃溶剂中合成含有多官能团的四氮唑衍生物，但副产物多，目标产物难以完全分 离、产率低，后处理繁琐，并且锡化合物价格高、毒性大。
发明内容
本发明目的是提供一种固体酸催化合成5-取代四氮唑的方法，固体酸催化剂制 备简单、活性高、易分离，且不污染环境；本发明工艺简单，易于操作，产品收率高，生产成本 低，对环境友好，适宜工业化生产。本发明采用的技术方案是一种固体酸催化剂，所述固体酸催化剂是以硫酸氢盐为活性成分，以Si02、ZnO, TiO2, ZrO2, !^e2O3、硅藻土或活性炭为载体；所述的固体酸催化剂活性组分担载量为5 50wt % ；所述硫酸氢盐为硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾。所述的载体优选为Si02、ZnO或Fii2O3，更优选为加0。所述的活性组分担载量优选为10 30 %。所述硫酸氢盐优选为硫酸氢钠。本发明一种所述的固体酸催化剂的制备方法，所述的方法按如下步骤进行(1) 将载体在400 600°C焙烧3 他，获得预处理载体；(2)将预处理载体浸没于3. 5 60% 的硫酸氢盐水溶液中，于20 30°C下浸渍3 他，然后在60 100°C搅拌1 汕，再于 100 200°C下干燥12 Mh，即得所述的固体酸催化剂；所述的固体酸催化剂活性组分担 载量为5 50wt% ；所述的固体酸催化剂载体为Si02、Zn0、Ti02、Zr02、Fe203、硅藻土或活性 炭，所述硫酸氢盐为硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾。所述的步骤( 中，所述的硫酸氢盐水溶液的体积用量以载体的质量计为1. 55 2.06mL/g。所述的硫酸氢盐水溶液的质量浓度优选为3. 5 48. 5 %，更优选为7. 2 24. 6%。进一步，本发明一种利用所述的固体酸催化合成式(I)所示的5-取代四氮唑的方 法，所述的方法为以式(II)所示腈类化合物、叠氮化钠为原料，以所述的固体酸催化剂为 催化剂，在有机溶剂中于120 160°C反应8 72h，反应液经后处理制得5-取代四氮唑； 有机溶剂为下列一种或两种以上任意比例的混合二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲 基乙酰胺或二甲基亚砜；
权利要求
1.一种固体酸催化剂，所述固体酸催化剂是以硫酸氢盐为活性成分，以Si02、ZnO, TiO2, ZrO2, !^e2O3、硅藻土或活性炭为载体；所述的固体酸催化剂活性组分担载量为5 50wt% ；所述硫酸氢盐为硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾。
2.如权利要求1所述的固体酸催化剂，其特征在于所述的载体为Si02、ZnO或F%03。
3.—种如权利要求1所述的固体酸催化剂的制备方法，其特征在于所述的方法按如下 步骤进行(1)将载体在400 60(TC焙烧3 6h，获得预处理载体；(2)将预处理载体浸 没于质量浓度3. 5 60%的硫酸氢盐水溶液中，于20 30°C下浸渍3 他，然后在60 100°C搅拌1 3h，再于100 200°C下干燥12 Mh，即得所述的固体酸催化剂；所述的 固体酸催化剂活性组分担载量为5 50wt% ；所述的固体酸催化剂载体为Si02、ai0、Ti02、、！^e2O3、硅藻土或活性炭，所述硫酸氢盐为硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾。
4.如权利要求1或3所述的固体酸催化剂，其特征在于所述的步骤(2)中，所述的硫酸 氢盐水溶液的体积用量以载体的质量计为1. 55 2. 06mL/g。
5.一种利用如权利要求1所述的固体酸催化合成式(I)所示的5-取代四氮唑的方法， 其特征在于所述的方法为以式(II)所示腈类化合物、叠氮化钠为原料，以所述的固体酸 催化剂为催化剂，在有机溶剂中于120 160°C反应8 72h，反应液经后处理制得5-取代 四氮唑；有机溶剂为下列一种或两种以上任意比例的混合二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；
6.如权利要求5所述的5-取代四氮唑的合成方法，其特征在于所述的腈类化合物、叠 氮化钠投料物质的量之比为1 1 2，所述的腈类化合物与固体酸催化剂物质的量比为 1 0. 05 0. 3。
7.如权利要求5所述的5-取代四氮唑的合成方法，其特征在于所述的有机溶剂体积用 量以腈类化合物质量计为5 10mL/g。
8.如权利要求5所述的5-取代四氮唑的合成方法，其特征在于所述的所述的腈类化合 物为4'-溴甲基-2-氰基联苯或(S)-N-戊酰基-3-{[2-氰基联苯-4-基]甲基}缬氨酸 甲酯。
9.如权利要求5所述的5-取代四氮唑的合成方法，其特征在于所述的后处理为将 反应液冷却至室温，离心或过滤除去不溶物，滤液中加入乙酸乙酯和盐酸剧烈搅拌20 60min，再用乙酸乙酯萃取，有机相依次用饱和食盐水和水洗涤，洗涤后的有机相用干燥剂 干燥，过滤，滤液减压蒸除有机溶剂，残余物再加入重结晶溶剂重结晶，制得5-取代四氮唑，所述重结晶溶剂为丙酮或乙酸乙酯。
10.如权利要求5所述的5-取代四氮唑的合成方法，其特征在于所述的方法按照以下 步骤进行将腈类化合物、叠氮化钠按照物质的量之比1 1.2 2.0、腈类化合物与固体 酸催化剂物质的量之比1 0.15 0.25投料，再加入有机溶剂，在120 160°C反应8 72h，薄层色谱跟踪反应，反应结束，将反应液冷却，离心或过滤除去不溶物，滤液中加入乙 酸乙酯和4mol/mL盐酸剧烈搅拌20 60min，再用乙酸乙酯萃取，有机相依次用饱和食盐水 和水洗涤，洗涤后的有机相用干燥剂干燥，过滤，滤液减压蒸除有机溶剂，残余物再加入重 结晶溶剂重结晶，制得5-取代四氮唑，所述重结晶溶剂为丙酮或乙酸乙酯。
全文摘要
本发明公开了一种固体酸催化剂，所述固体酸催化剂是以硫酸氢盐为活性成分，以SiO2、ZnO、TiO2、ZrO2、Fe2O3、硅藻土或活性炭为载体；所述的固体酸催化剂活性组分担载量为5～50wt％；所述硫酸氢盐为硫酸氢铵、硫酸氢钠或硫酸氢钾；所述的固体酸催化合成5-取代四氮唑的方法以腈类化合物、叠氮化钠为原料，以固体酸为催化剂，在有机溶剂中于120～160℃反应8～72h，反应液经后处理制得5-取代四氮唑；本发明所使用的固体酸催化剂，使用条件较温和且活性较高，该催化剂制备简单、不污染环境；本发明5-取代四氮唑的合成工艺简单安全，易于操作，收率高，环境友好，适宜工业化生产。
文档编号B01J27/055GK102145297SQ201110032549
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月29日 优先权日2011年1月29日
发明者方建兵, 李细英, 盛金火, 范青明, 赵海龙 申请人:浙江金立源药业有限公司