[发明专利]一种基于离子液体催化的绿色硝化方法

说明书

(一)技术领域：本发明属于有机化合物制造技术领域，具体为一种基于离子液体催化的绿色硝化方法。 

(二)背景技术：奥美拉唑(omeprazole)化学名为5-甲氧基-2-{[(4-甲氧基-3，5-二甲基-2-吡啶基)-亚甲基]-亚砜}-1H-苯并咪唑，是瑞典Astra公司研制开发的第一代苯并咪唑类胃酸质子泵抑制剂，用于治疗消化性胃溃疡和反食性胃炎等疾病。自1988年首次上市以来，奥美拉唑销售额迅速增长，仅2000年就突破46亿美元，在所有药品中名列前矛。拉唑类化合物的合成由多步组成，其中硝化反应对环境的污染最大。硝化反应最常用的是混酸法，由硫酸提供质子使HNO₃产生硝基正离子(NO₂⁺)，进而NO₂⁺与底物发生芳香烃亲电取代反应生成相应的硝基化合物。反应后的废酸处理复杂，需用氢氧化钠等碱类中和，因此，造成大量的废水并污染环境。随着绿色化学的兴起，新型硝化方法研究得到了广泛的重视与研究。目前对硝化方法的研究主要集中在以下两个方面。 

第一：硝化剂的选择。目前生产中常用的硝化剂有硝酸、氮氧化物、有机硝酸酯、硝酸与磺酸离子交换树脂等。 

最常用的硝化剂是硝酸，其最大的特点就是价格便宜，适于工业化大生产。但是硝酸作为硝化剂最大的问题就是要使用大量的浓硫酸，对环境污染大，反应后有大量未反应的废酸要处理，需用大量的碱中和，同时造成大量的废水并污染环境。随着国家环保力度的加强，其使用越来越受到限制。 

氮氧化物作为硝化剂是指氮氧化物在沸石类催化剂上气相硝化，由于原料廉价与选择性好等优点，近年来国外对这一硝化方法的理论及工艺研究十分活跃。但是由于采用的是气相硝化，使得反应操作困难，剩余气体 难以处理，对大气污染大，还有一定的危险性，不适宜大规模生产。 

有机硝酸酯作为硝化剂进行硝化，用H-Beta沸石作为催化剂，其特点是只需加入等摩尔量的硝酸酯，便可获得高选择性的接近定量收率的硝化产物。催化剂可以循环使用，不需使用溶剂，因此不存在废水处理的问题。缺点是使用的H-Beta沸石价格昂贵，活性受活化温度的影响较大。且催化剂为粉末状固体，回收再利用有一定的难度。 

而硝酸与磺酸离子交换树脂的方法可以得到纯度较高的产品，但是其成本过高，不利于规模化生产。 

第二：催化剂的选择，目前常用的催化剂有浓硫酸、乙酸、沸石、固体超强酸、离子液体等。 

工业上最常用的催化剂是浓硫酸，它既作为反应的介质，又作反应的催化剂。其催化效果好，但对环境的污染大，硝化反应后产生大量的废酸要处理。用固体超强酸(如Fe₂O₃/SO₄²、ZrO₂/SO₄^2-、HZSM-5等)，虽然制备方便，价格便宜，但是其催化效果与浓硫酸相比，还是有一定差距。而沸石分子筛价格昂贵，不利于回收，在工业上的应用受到了很大的局限性。 

近年来，有机化学专家研究了多种较为环境友好的催化硝化法，特别是离子液体中芳香化合物的硝化反应受到了很大的关注。离子液体催化剂用于拉唑类中间体的硝化反应尚未见报道。利用离子液体较强的极性和对有机物、无机物广泛的溶解能力和可调节的Bronsted/Lewis酸性，以离子液体为溶剂和催化剂进行硝化反应，可能会成为一种对更加环境友好的绿色硝化方法。传统的咪唑类离子液体毒性高，价格昂贵，不宜于大规模使用。而基于内酰胺，尤其是己内酰胺(CapI)的离子液体，原料易得，毒性低，适合绿色工业化的要求。并且基于己内酰胺的Brosted酸性离子液体的合成方法简单，通过酸碱中和反应即可完成。而且在离子液体分子中引入芳香基团可以增加离子液体对芳香化合物的溶解能力，所以本发明使用对甲苯磺酸根(pTSO^-)和苯磺酸根(BSO^-)形成共轭，合成了新的离子液体[Cap I]pTSO和[Cap I]BSO。

(三)发明内容：本发明的任务是提供一种以兼价易得的离子液体为催化剂的拉唑类中间体的绿色硝化方法。 

本发明是采取如下技术方案实现的：