本发明涉及一种用于合成2-氨基吡啶-3-羧酸的催化剂。
背景技术：
：2-氨基吡啶-3-羧酸（2-aminopyridine-3-carboxylicacid）cas:5345-47-1作为中间体在药物合成中有着广泛的应用。如以2-氨基吡啶-3-羧酸为原料合成抗菌、抗炎药物萘啶酮。因此，开发其简便、高效、操作安全的合成工艺，具有极其重要的意义。目前的合成路线是以3-腈基吡啶或3-酞胺吡啶或者烟酸为原料，通过氮氧化活化吡啶环，在吡啶环2位氯代，经羟胺化等最终得到2-氨基吡啶-3-羧酸。以吡啶n-氧化物为中间体合成2-氨基吡啶-3-羧酸的方法，存在原料价格昂贵、氯化操作困难等缺点，且收率低。以烟酸为例合成的总收率只有25%。因此亟需开发一条原料价廉易得、操作安全、适合大规模制备的合成工艺，简化产物分离提纯并且提高产品的收率。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于合成2-氨基吡啶-3-羧酸的催化剂，能催化2,3-吡啶二甲酸和醋酸酐的脱水开环反应,具有较高的产物收率。一种用于合成2-氨基吡啶-3-羧酸的催化剂，其特征在于，该催化剂为s-sno2/mwcnts催化剂。所述的s-sno2/mwcnts催化剂制备方法包括以下步骤：所述的s-sno2/mwcnts催化剂制备方法如下：步骤1、称取1.0gcnts置于250ml平底烧瓶中，加入150ml40%hno3溶液，搅拌，充分混合，110℃回流2h，抽滤，用大量的去离子水洗涤至中性，真空干燥，研磨后得到mwcnts；步骤2、将50mg上述酸处理过的mwcnts加入到0.7ml浓度38%的盐酸和40ml的去离子水中，超声5min,混合均匀；步骤3、混匀后加入1.0gsncl2·2h2o，机械搅拌0.5h，过滤洗涤，将过滤物与浓度4%的乙酸溶液混合，搅拌4h，抽滤，100℃空气下干燥24h；步骤4、将上述所得的产物研磨，然后用3m的硫酸室温下处理0.5h，过滤，100℃空气下干燥24h，然后在500℃,氮气氛围中煅烧3h，所得产物记为s-sno2/cnt；步骤5、向含有25ml乙二醇的100ml烧杯中，加入上述制备好的s-sno2/cnt载体，逐滴加入浓度0.1m的盐酸的乙二醇溶液，调节溶液的ph，超声分散30min，使混合物充分分散均匀；步骤6、将上述混合料放到微波炉中，利用微波加热20s，停10s，反复6次，混合料取出冷却抽滤，用三次蒸馏水洗涤至无cl-，80℃真空干燥12h，即得s-sno2/mwcnts催化剂。步骤1）在80℃真空干燥12h。步骤5）调节溶液的ph=2。有益效果：2,3-吡啶二甲酸和醋酸酐在催化剂s-sno2/mwcnts的作用下经过反应得2-氨基吡啶-3-羧酸。2,3-吡啶二甲酸和乙酸酐作用下分子内脱水得到2,3-吡啶二甲酸酐。由于2,3二甲酸酐羰基碳原子电子云密度较低，更易受到亲核试剂进攻，发生区域选择性氨解开环生成2-氨甲酰基烟酸，最后经霍夫曼降解引入氨基，完成目标分子2-氨基吡啶-3-羧酸的合成。为了进一步提高催化剂体系活性位利用率，通过醋酸铵溶液洗涤和硫酸磺化，将包覆层的sno2转变为固体超强酸s-sno2，不但提高了体系的稳定性，同时提高催化剂的催化活性，使得该路线原料价廉易得、操作安全、产物分离纯化简单、目标产物收率高，适合大规模制备。具体实施方式实施例1s-sno2/mwcnts催化剂制备方法如下：步骤1、称取1.0gcnts置于250ml平底烧瓶中，加入150ml40%hno3溶液，搅拌，充分混合，110℃回流2h，抽滤，用大量的去离子水洗涤至中性，80℃真空干燥12h，研磨后得到mwcnts；步骤2、将50mg上述酸处理过的mwcnts加入到0.7ml浓度38%的盐酸和40ml的去离子水中，超声5min,混合均匀；步骤3、混匀后加入1.0gsncl2·2h2o，机械搅拌0.5h，过滤洗涤，将过滤物与浓度4%的乙酸溶液混合，搅拌4h，抽滤，100℃空气下干燥24h；步骤4、将上述所得的产物研磨，然后用3m的硫酸室温下处理0.5h，过滤，100℃空气下干燥24h，然后在500℃,氮气氛围中煅烧3h，所得产物记为s-sno2/cnt；步骤5、向含有25ml乙二醇的100ml烧杯中，加入上述制备好的s-sno2/cnt载体，逐滴加入浓度0.1m的盐酸的乙二醇溶液，调节溶液的ph=2，超声分散30min，使混合物充分分散均匀；步骤6、将上述混合料放到微波炉中，利用微波加热20s，停los，反复6次，混合料取出冷却抽滤，用三次蒸馏水洗涤至无cl-，80℃真空干燥12h，即得s-sno2/mwcnts催化剂。一种2-氨基吡啶-3-羧酸的合成方法，包括以下步骤：步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.05mol的2,3-吡啶二甲酸、0.2mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；步骤2、将上述黄色混合粉末a和15ml浓度28%的氨水加入50ml的带有冷凝装置的圆底烧瓶中，加热至50℃搅拌反应3h；步骤3、反应完毕冷却，用盐酸调ph=4，有固体析出，过滤，蒸馏水洗滤饼直至滤液为无色，真空干燥得2-酰胺吡啶-3-羧酸；步骤4、在100ml的烧瓶中加入5mol·l-1的氢氧化钠溶液30ml,5℃下滴加溴素0.02mol，搅拌0.5h，加入2-酰胺吡啶-3-羧酸0.02mol，升温至85℃反应2h；步骤5、反应完毕减压浓缩部分溶剂，冷却，用盐酸调ph=7，抽滤，滤饼烘干，用蒸馏水重结晶，得白色固体2-氨基吡啶-3-羧酸。实施例2步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.04mol的2,3-吡啶二甲酸、0.2mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例3步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.03mol的2,3-吡啶二甲酸、0.2mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例4步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.02mol的2,3-吡啶二甲酸、0.2mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例5步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.01mol的2,3-吡啶二甲酸、0.2mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例6步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.05mol的2,3-吡啶二甲酸、0.15mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例7步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.05mol的2,3-吡啶二甲酸、0.1mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例8步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.05mol的2,3-吡啶二甲酸、0.05mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例9步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.05mol的2,3-吡啶二甲酸、0.01mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。实施例10步骤1、将0.2g催化剂s-sno2/mwcnts和0.2mol的2,3-吡啶二甲酸、0.05mol醋酸酐加入反应瓶中，加热至115℃反应4h后减压浓缩，剩余物干燥，得黄色混合粉末a；其余步骤同实施例1。对照例1与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤1中，用等量sno2作为催化剂，其余步骤与实施例1完全相同。对照例2与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤1中，不再加入催化剂s-sno2/mwcnts，其余步骤与实施例1完全相同。对照例3与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤1中，用等浓度的硫酸取代硝酸，其余步骤与实施例1完全相同。对照例4与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤1中，用等浓度的盐酸取代硝酸，其余步骤与实施例1完全相同。对照例5与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤3中，用等量的cucl2取代sncl2·2h2o，其余步骤与实施例1完全相同。对照例6与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤3中，用等量的zncl2取代sncl2·2h2o，其余步骤与实施例1完全相同。对照例7与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤4中，煅烧氛围改为二氧化碳；其余步骤与实施例1完全相同。对照例8与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤4中，煅烧氛围改为空气；其余步骤与实施例1完全相同。对照例9与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤5中，调节溶液ph=7，其余步骤与实施例1完全相同。对照例10与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤5中，调节溶液ph=12，其余步骤与实施例1完全相同。实施例和对照例不同条件下的反应结果如表所示2-氨基吡啶-3-羧酸收率/%实施例198.2实施例277.3实施例370.7实施例468.0实施例561.5实施例664.7实施例772.5实施例865.3实施例959.6实施例1067.4对照例147.0对照例233.3对照例351.9对照例454.2对照例544.8对照例654.6对照例740.0对照例843.7对照例948.7对照例1043.2实验结果表明催化剂2,3-吡啶二甲酸和醋酸酐的脱水开环反应具有良好的催化效果，在反应条件一定时，中间体收率越高，催化性能越好，反之越差；2,3-吡啶二甲酸、醋酸酐摩尔比为1：4时，其他配料固定，合成效果最好，与实施例1不同点在于，实施例2至实施例10分别改变主要原料2,3-吡啶二甲酸、醋酸酐的用量和配比，尽管有一定效果，但不如实施例1收率高；对照例1至对照例2不再加入催化剂s-sno2/mwcnts并用等量sno2取代，其他步骤完全相同，导致产物收率明显降低，说明均相复合催化剂对反应的产物影响很大；对照例3至对照例4用等浓度的硫酸和盐酸取代硝酸，效果依然不好，说明硝酸的氧化改性对于cnts比较重要；对照例5至对照例6用等量zncl2和cucl2取代sncl2·2h2o，催化效果明显变差，说明对sn的催化活性比较好；对照例7至对照例8煅烧氛围改为二氧化碳和空气，反应效果依然不好，说明惰性气体的煅烧使得催化效果更好；对照例9至对照例10提高溶液ph值，溶液呈现中性和碱性，反应效果明显变差，催化剂比较适合在酸性体系下微波处理；因此使用本发明的催化剂对2-氨基吡啶-3-羧酸的合成反应具有优异的催化效果。当前第1页12