專利名稱：磷鎢酸鋁作為合成2－乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷鎢酸鋁用于合成2-乙酰噻吩的用途。
背景技術(shù)：
2-乙酰噻吩是一個重要的有機合成中間體，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和農(nóng)藥的合成，例如合成各種抗生素、植物生長調(diào)節(jié)劑、雄性激素抑制劑、殺真菌藥劑和除草劑等。在噻吩與乙酐酰化反應(yīng)中，傳統(tǒng)的酸性催化劑為無機液體酸和各種礦物酸，如BF3/Et2O、I2/HI、85％H3PO4、熔融ZnCl2和AlCl3等。這些無機液體酸和礦物酸催化劑雖然活性高，但選擇性不是很理想，3-位異構(gòu)體的含量達到了0.5-2.0％，不能滿足用戶的要求，并且這些催化劑具有強烈的腐蝕性和毒性，會引起設(shè)備腐蝕、產(chǎn)品后處理困難和環(huán)境污染等一系列問題，因此尋求高選擇性的固體酸催化劑尤為受人矚目。近年來，噻吩乙?；磻?yīng)所用的固體酸催化劑主要集中在分子篩、絲光沸石和離子交換的蒙脫土等。J.J.Fripiat等人報道了用Zeolite催化噻吩酰化合成噻吩衍生物，此合成工藝的缺點是合成Zeolite催化劑比較昂貴，催化活性較AlCl3、85％H3PO4差，并且由于反應(yīng)物的聚合作用容易使催化劑失活，催化劑壽命比較短。歐洲專利EP1138681B1中描述了一種用金屬離子交換的蒙脫土作為Lewis酸催化劑，在一定的反應(yīng)條件下噻吩與乙酐進行酰化反應(yīng)，2-乙酰噻吩的收率達到92％以上，選擇性大于99％，此工藝的缺點是金屬離子易流失導致催化劑失活，反應(yīng)需要在較高的溫度下進行，容易發(fā)生副反應(yīng)，對選擇性有一定的影響，另外高溫反應(yīng)也容易使催化劑失活、單程壽命短。三氟甲磺酸鹽作為一種優(yōu)良的?；磻?yīng)用催化劑，也引起人們的較大關(guān)注，如Ichiro Komoto等人報道了用三氟甲磺酸鹽催化合成2-乙酰噻吩的研究，2-乙酰噻吩的收率達到87％左右，三氟甲磺酸鹽雖然在水中穩(wěn)定性好，具有再生性和可循環(huán)利用性，但由于它們具有較低的Lewis酸性，反應(yīng)活性不是很高，并且價格也比較昂貴，不宜實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，限制了其利用性。
從目前的酸性條件下F-C?；磻?yīng)制備2-乙酰噻吩的合成工藝中看出，普遍存在著催化劑的回收使用難或者目標產(chǎn)物選擇性相對較低的問題。3-乙酰噻吩是引起目標產(chǎn)物選擇性降低的最重要副產(chǎn)之一，而這兩者是同分異構(gòu)體，性質(zhì)相似，很難用常規(guī)方法進行分離，在目前的合成與分離工藝中得到的2-乙酰噻吩的純度大多在98-99％之間，能滿足一般合成的要求，但是作為藥物中間體用于合成一些重要的藥物如替尼達普(tenidap)等合成時，這個純度還是不能滿足用戶的要求。因此尋找獲得單一異構(gòu)體2-乙酰噻吩的噻吩乙酰化催化劑尤為受人關(guān)注。到目前為止，還沒有一種行之有效的催化劑能高效地催化合成2-乙酰噻吩這個重要的有機中間體，隨著近年來分子“剪裁”技術(shù)的迅速發(fā)展，新型催化材料層出不窮，以雜多酸及其雜多酸鹽作為烷基化和酰基化反應(yīng)的催化劑越來越引起人們的關(guān)注，通過改變雜多酸的分子組成和結(jié)構(gòu)來調(diào)變其催化性能，以滿足特定的催化過程要求。具有水穩(wěn)定性的磷鎢酸鋁(AlPW12O40)是一個穩(wěn)定有效的雜多酸鹽催化劑，HabibFirouzabadi等人曾把這種鋁離子修飾的雜多酸鹽催化劑用于催化乙?；铣?-甲氧基苯乙酮，具有反應(yīng)時間短，反應(yīng)條件溫和，收率高的特點，收率達到96％以上，比其它酸催化劑的催化效果要好。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有合成乙酰噻吩選擇性較低的缺點，本發(fā)明目的在于提供一種磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的用途。
所述的磷鎢酸鋁催化劑可采用如下方法制備
將磷鎢酸(市售，分析純)和硝酸鋁分別配成水溶液，然后將硝酸鋁溶液慢速滴加到磷鎢酸溶液中，室溫下攪拌，滴加完畢，繼續(xù)攪拌混合均勻并于室溫下靜置，水分在常壓或減壓條件下蒸發(fā)干，在50℃-150℃常壓或減壓干燥制得干燥的AlPW12O40。
所述的磷鎢酸鋁優(yōu)選為負載型磷鎢酸鋁，負載的載體如硅膠、活性炭、氧化鋁或分子篩，所述的分子篩如5A分子篩。所述的載體最優(yōu)選為硅膠。
負載型磷鎢酸鋁可以采用如下方法制備按負載量5～50％w/w的配比稱取干燥的磷鎢酸鋁，并配制成0.01～0.05g/ml的水溶液；把載體加入到磷鎢酸鋁溶液中，在室溫下攪拌均勻；將上述溶液蒸干后在90～110℃烘干，制得負載型的磷鎢酸鋁催化劑。制備時，硅膠最好經(jīng)預處理，所述的預處理可以是將硅膠用稀鹽酸浸漬，用蒸餾水洗脫至呈中性，烘干。
合成2-乙酰噻吩時，在室溫下噻吩與乙酸酐的反應(yīng)中投入磷鎢酸鋁為催化劑，攪拌反應(yīng)得2-乙酰噻吩，所述的催化劑的用量為催化劑在整個反應(yīng)體系中所占的重量百分比1％～5％，優(yōu)選為1.5％～3％。
可采用如下方法來評價所述磷鎢酸鋁催化劑的催化活性在50毫升三口燒瓶中加入噻吩100毫摩爾(8.41克)、乙酸酐25毫摩爾(2.6克)，反應(yīng)溫度為室溫，投入一定量的催化劑，攪拌反應(yīng)2.5小時，停止攪拌，過濾，反應(yīng)液經(jīng)PEG-20M毛細管柱(30米×0.32毫米×0.4微米)分離，F(xiàn)ID檢測，內(nèi)標法測定乙?；a(chǎn)物含量，依據(jù)反應(yīng)液重量和含量分別計算2-乙酰噻吩的收率和選擇性。
本發(fā)明所述磷鎢酸鋁可重復使用，并且重復使用的催化劑其選擇性逐次增大，都在99.65％以上；采取無溶劑反應(yīng)體系，副產(chǎn)物乙酸及噻吩均可回收，基本不存在“三廢”污染問題，經(jīng)濟和社會效益顯著。
具體實施方式
實施例1 AlPW12O40催化劑的制備。
將10克磷鎢酸(市售，分析純)和1.27克硝酸鋁分別配成濃度為0.08mol/L和0.1mol/L的水溶液，然后將0.1mol/L硝酸鋁溶液以1毫升/分鐘的速率逐滴滴加到0.08mol/L磷鎢酸溶液中，并且在室溫下嚴格地攪拌，滴加完畢，繼續(xù)攪拌半小時后于室溫下靜置2小時，水分在80℃下蒸發(fā)至干，在100℃左右烘干，制得干燥的AlPW12O40。經(jīng)BET法測定比表面積為0.34m2/g。
實施例2 負載型AlPW12O40/硅膠催化劑的制備。
將10克硅膠(青島硅膠廠生產(chǎn)，比表面積為240m2/g)用5％的稀鹽酸浸漬24小時，用蒸餾水洗脫液呈中性，然后在120℃下干燥4小時后備用。將實施例1制備出的AlPW12O40催化劑3.45克溶解在120毫升水中，再加入8.04克上述處理后的硅膠，在50℃水浴上浸漬2小時后，攪拌過夜，水分于80℃下蒸干，在100℃左右烘干，制得負載量為30％w/w的AlPW12O40/硅膠催化劑。經(jīng)BET法測定比表面積為134.88m2/g。
實施例3-5 AlPW12O40催化劑對噻吩與乙酐反應(yīng)的催化活性實驗將實施例1制備的AlPW12O40催化劑按下述方法評價其對噻吩與乙酐反應(yīng)的催化活性。
在50毫升三口燒瓶中加入噻吩100毫摩爾(8.41克)、乙酸酐25毫摩爾(2.6克)，反應(yīng)溫度為室溫，投入一定量的催化劑，攪拌反應(yīng)2.5小時，停止攪拌，過濾，反應(yīng)液經(jīng)PEG-20M毛細管柱(30米×0.32毫米×0.4微米)分離，F(xiàn)ID檢測，內(nèi)標法測定乙酰化產(chǎn)物含量，依據(jù)反應(yīng)液重量和含量分別計算2-乙酰噻吩的收率和選擇性。各催化劑的用量及催化活性見表1。由表1可見，本發(fā)明所提供的AlPW12O40催化劑對噻吩?；倪x擇性要比其他催化劑好，選擇性達到99.84％。
表1 催化劑對噻吩?；拇呋Ч?
注催化劑用量(wt％)為催化劑在整個反應(yīng)體系中所占的重量百分比。
實施例6～12 負載型AlPW12O40/硅膠催化劑用量對噻吩?；磻?yīng)的影響。
采用實施例2制得催化劑，改變AlPW12O40/硅膠催化劑的用量，其它反應(yīng)條件同實施例2，考察負載型催化劑的用量對噻吩?；磻?yīng)的影響。
所得結(jié)果列于表2。
表2 負載型AlPW12O40/硅膠催化劑用量的影響
由表2可見，催化劑用量為3.0-6.0wt％時，2-乙酰噻吩的收率達到60.52-69.48％，選擇性達到99.79-99.85％。
實施例13利用實施例4回收得AlPW12O40催化劑進行催化反應(yīng)，其它反應(yīng)條件均同實施例4。所得結(jié)果見表3。
實施例14利用實施例13回收得AlPW12O40催化劑進行催化反應(yīng)，其它反應(yīng)條件均同實施例4。所得結(jié)果見表3。
實施例15利用實施例10回收得AlPW12O40/硅膠催化劑進行催化反應(yīng)，其它反應(yīng)條件均同實施例10。所得結(jié)果見表3。
實施例16利用實施例15回收得AlPW12O40/硅膠催化劑進行催化反應(yīng)，其它反應(yīng)條件均同實施例10。所得結(jié)果見表3。
表3 催化劑的重復使用對催化結(jié)果的影響
由表3可見，AlPW12O40催化劑和AlPW12O40/硅膠催化劑經(jīng)過重復使用其催化劑的催化活性沒有太大的降低，而且選擇性隨著催化劑重復使用次數(shù)的增多反而有所上升，選擇性達到了99.91％。
權(quán)利要求
1.磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述的應(yīng)用為在室溫下噻吩與乙酸酐的反應(yīng)中投入磷鎢酸鋁為催化劑，攪拌反應(yīng)得2-乙酰噻吩，所述的催化劑的用量在整個反應(yīng)體系中所占的重量百分比為1％～5％。
3.如權(quán)利要求2所述的磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述的催化劑的用量在整個反應(yīng)體系中所占的重量百分比為1.5％～3％。
4.如權(quán)利要求1～3之一所述的磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述的磷鎢酸鋁為負載型磷鎢酸鋁，所述的載體為下列之一硅膠、活性炭、氧化鋁、分子篩。
5.如權(quán)利要求3所述的磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述的磷鎢酸鋁為負載型磷鎢酸鋁，所述的載體為硅膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用，其特征在于負載型磷鎢酸鋁的制備方法為按負載量5～50％w/w的配比稱取干燥的磷鎢酸鋁，并配制成0.01～0.05g/ml的水溶液；把載體加入到磷鎢酸鋁溶液中，在室溫下攪拌均勻；將上述溶液蒸干后在90～110℃烘干，制得負載型的磷鎢酸鋁催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷鎢酸鋁作為合成2-乙酰噻吩催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述的載體為硅膠，所述的硅膠經(jīng)預處理，所述的預處理是將硅膠用稀鹽酸浸漬，用蒸餾水洗脫至呈中性，烘干。
全文摘要
本發(fā)明涉及磷鎢酸鋁用于合成2－乙酰噻吩的用途。合成2－乙酰噻吩時，在室溫下噻吩與乙酸酐的反應(yīng)中投入磷鎢酸鋁為催化劑，攪拌反應(yīng)得2－乙酰噻吩，所述的催化劑的用量在整個反應(yīng)體系中所占的重量百分比為1％～5％，優(yōu)選為1.5％～3％。所述磷鎢酸鋁可重復使用，并且重復使用的催化劑其選擇性逐次增大，都在99.65％以上；采取無溶劑反應(yīng)體系，副產(chǎn)物乙酸及噻吩均可回收，基本不存在“三廢”污染問題，經(jīng)濟和社會效益顯著。
文檔編號C07D333/00GK1660486SQ200410093360
公開日2005年8月31日 申請日期2004年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月18日
發(fā)明者施介華, 胡玉華, 嚴巍 申請人:浙江工業(yè)大學