[发明专利]一种无机盐复合催化剂催化合成1H-咪唑-4-甲酸的方法

说明书

技术领域：

本发明公开了一种由硫酸钡-硝酸铁-硫酸铁复合催化合成1H-咪唑-4-甲酸的方 法，属于有机合成技术领域。

背景技术：

咪唑是生物体内组氨酸、肌肤乃至核酸的组分，而1H-咪唑-4-甲酸又是其中重要 的一种同时本身就具有显著的生物活性，它作为中间体可以构成一系列具有生理活性 的咪唑类药物，如嘌呤类、腺苷类等具有抗病毒、抗癌的组分；其中有些化合物具有 抗病毒、抗肿瘤性，还有的具有抗白血病作用。同时1H-咪唑-4-甲酸也被用来合成咪 唑类功能化的聚(丙烯亚胺)树枝状结构的化合物，因而具有重要的化工应用价值。

目前关于咪唑-4-甲酸的工业化制备文献报道不多，文献大都采用硫氰酸钾关环得 到关键中间体取代的2-巯基-咪唑羧酸酯，然后脱巯基从而得到所需的咪唑羧酸酯。关 环反应相对简单，大部分文献的主要工作都集中在对于脱巯基反应的研究，由于取代 的2-巯基-咪唑含有硫元素，使用催化氢化还原法脱巯基时容易发生催化剂中毒，要使 反应完成需要大量的催化剂，增加了反应成本。因此对于脱巯基反应的研究大都集中 在氧化脱巯基上。

用雷尼镍脱巯基，存在的问题是杂原子硫、磷等对催化剂雷尼镍有毒性，导致催 化剂中毒，因而实际操作中催化剂使用量要大大高于理论值，导致用量增大，从而提 高了工业生产成本；同时雷尼镍催化需用高压，操作不便。

采用亚硝酸钠催化下硝酸的氧化，但是由于硝酸的强氧化性导致副产物的生成， 实际可能氧化为其他产物而非目标产物，收率低。且反应操作复杂，放热严重不易控 制，并且产生大量工业废酸，在氧化过程中还产生大量的一氧化氮和二氧化氮气体对 环境造成很大的污染，亚硝酸钠本身也是一种强致癌物质，不符合现代环保要求。

氧化剂氧化脱除的方法，主要包括以下方法：缓冲溶剂存在下的三氯化铁水溶液 氧化，但反应后的废液中含有大量的Fe2+和Fe3+对环境也会造成很大的影响。采用其 他的氧化剂如次氯酸钠、高锰酸钾等也存在氧化能力较强而导致副产物增多，后处理 繁杂，对于环境污染大。以上常规氧化方法既不经济也不环保，因此需要对氧化方法 进行改进，开发更为经济环保和易于操作的合成工艺。

而过氧化氢做为环境友好型氧化剂，其反应条件温和，反应后只生成水，环保无 污染，符合绿色化学的方向。采用氧化的体系主要有过氧化氢/乙酸体系、过氧化氢/ 甲酸体系、过氧化氢/杂多酸体系；但是直接采用过氧化氢氧化存在的主要问题是：过 氧化氢所需用量较大，需7-8倍量才能完全氧化脱除巯基，且需要有机酸做为反应介 质，应此需要在反应结束后淬灭过量的过氧化氢以及中和过量的有机酸介质。

中国发明专利CN201210037792.0涉及一种1H-咪唑-4-甲酸的制备方法，以乙酰甘 氨酸乙酯为原料，经过与硫氰酸钾的成环得到2-巯基-4-咪唑甲酸乙酯；用催化剂催化 氧化脱巯基，得到去巯基的咪唑-4-甲酸乙酯，再水解，得到目标化合物1H-咪唑-4- 甲酸，该发明采用过渡金属无类化合物作为催化剂，所述的催化剂为钨酸钠、钨酸钙、 钨酸钾、磷钨酸、磷钨酸钠、仲钨酸铵、偏钨酸铵或三氧化钨中的一种或者几种，过 氧化氢与钨中心原子的d轨道相结合，从而钨酸钠携带过氧化氢进行氧化。采用钨化 合物类催化剂后可以显著缩短反应时间，并且反应条件温和，操作简便，对环境无污 染，且收率较高；进一步降低了过氧化氢地使用量，有效地降低了成本，适合工业化 生产。

岳智洲等人在《化学试剂》第2015年第37卷第4期，第365-367页中中公开了 一篇名为《钨酸钠催化制备1H-咪唑-4-甲酸》的文献，其在脱巯基的关键步骤中，改 进以钨酸钠作催化剂，通过过氧化氢和钨酸钠合用，增强了过氧化氢的氧化能力，使 其氧化反应基本停留在亚磺酸阶段，但又不至于氧化能力太强而生成难以脱硫的磺酸， 合成路线如下所示：

过氧化氢氧化脱硫机制为：

该方法是本发明的最接近现有技术，该方法可以在一定程度上缩短了反应时间， 提高了收率，但是由于钨酸钠良好的水溶性质，影响了其在后期操作过程中的回收及 重复利用性，加重了后期环境污染并且提高了制备成本。

发明内容：