[发明专利]一种固体酸催化剂及其催化合成5-取代四氮唑的方法

说明书

(一)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。

(二)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NH₄Cl、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。

(三)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。

所述的载体优选为SiO₂、ZnO或Fe₂O₃，更优选为ZnO。

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℃焙烧3～6h，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℃下浸渍3～8h，然后在60～100℃搅拌1～3h，再于100～200℃下干燥12～24h，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SiO₂、ZnO、TiO₂、ZrO₂、Fe₂O₃、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(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。

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℃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；

式(I)和式(II)中R为Br或N-戊酰基-3-缬氨酸甲酯。

所述的5-取代四氮唑的合成方法中所述的腈类化合物、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。

所述的有机溶剂体积用量以腈类化合物质量计为5～10mL/g。

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。