田 華

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060)

雙嘧達(dá)莫是1960年德國(guó)貝林公司開(kāi)發(fā)的血管擴(kuò)張藥，以商品名潘生丁上市銷(xiāo)售。它具有改善心肌供血、抑制血小板聚集和粘附、調(diào)血脂、防止血栓形成和加速冠脈側(cè)枝循環(huán)等作用，近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)更多藥用價(jià)值，具有很好的臨床應(yīng)用前景。在雙嘧達(dá)莫合成過(guò)程中硝基乳清酸生成氨基乳清酸的還原工序一直是關(guān)鍵工序之一。

常用的將硝基還原成氨基的方法有氧化還原法和催化加氫法兩種，氧化還原法常用的還原劑有連二亞硫酸鈉Na2S2O4(俗稱(chēng)保險(xiǎn)粉)、Fe粉、Zn粉等，催化加氫常用的催化劑有Pd/C、Raney Ni等。若使用保險(xiǎn)粉還原，雖然在低溫堿性條件下，即可達(dá)到硝基還原成氨基的目的，但是產(chǎn)生亞硫酸鈉和硫酸鈉等酸性物質(zhì)污染環(huán)境，且保險(xiǎn)粉遇水反應(yīng)，極不穩(wěn)定，生產(chǎn)操作危險(xiǎn)性很大；若使用Fe粉還原，工藝簡(jiǎn)單安全、技術(shù)成熟，但會(huì)產(chǎn)生大量有毒污泥和廢水廢酸污染環(huán)境；催化加氫法被譽(yù)為綠色經(jīng)濟(jì)的過(guò)程，使用到的催化劑Raney Ni效率高、價(jià)格便宜，但易失活，且在制備過(guò)程中存在大量堿洗廢液無(wú)法利用等缺點(diǎn)，因而應(yīng)用越來(lái)越少；貴金屬Pd催化劑成本較高，應(yīng)用受到局限[1-3]。

本實(shí)驗(yàn)使用負(fù)載型鎳基加氫催化劑KT-02，甲醇為反應(yīng)介質(zhì)，將自制的硝基乳清酸加氫還原成氨基乳清酸，分別考察了催化劑用量、加氫壓力、反應(yīng)溫度等對(duì)加氫反應(yīng)的影響，同時(shí)測(cè)定了催化劑的套用次數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

高壓反應(yīng)釜(0.5L)及反應(yīng)釜控制儀，威海自控反應(yīng)釜有限公司；FT-IR紅外光譜儀(Nicolet iS5)，賽默飛世爾科技公司；高效液相色譜儀(1260)，安捷倫科技有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。

99%乳清酸，99%氨基乳清酸，KT-02催化劑，65%硝酸，98%硫酸，乙酸乙酯，甲醇。

1.2 實(shí)驗(yàn)操作

首先將乳清酸加入混酸中，直接硝化制備得到硝基乳清酸[4]。

將準(zhǔn)確質(zhì)量的硝基乳清酸溶解在100mL甲醇中，再稱(chēng)取一定量的KT-02催化劑，將硝基乳清酸的甲醇溶液與催化劑一同在0.5L高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，關(guān)閉進(jìn)料口，封閉反應(yīng)釜。通入氮?dú)?.0MPa，檢測(cè)反應(yīng)釜的密閉性，確定無(wú)漏氣。先后用氮?dú)夂蜌錃庵脫Q釜內(nèi)氣體，將反應(yīng)混合物緩慢加熱到設(shè)定溫度，緩慢通入氫氣至設(shè)定壓力，持續(xù)反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中觀(guān)察壓力表變化，每隔20～30min補(bǔ)充一次氫氣，當(dāng)釜內(nèi)氫氣壓力不再變化時(shí)(約2h)反應(yīng)結(jié)束。當(dāng)釜內(nèi)溫度冷卻至50℃以下時(shí)緩緩排出氣體，放出料液，過(guò)濾、洗滌、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、干燥后得到產(chǎn)物進(jìn)行稱(chēng)量及分析檢測(cè)[5-6]。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑用量對(duì)催化反應(yīng)的影響

催化劑的用量直接影響催化反應(yīng)的速度，優(yōu)化催化劑用量可節(jié)約成本，對(duì)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化具有重要的指導(dǎo)意義。本實(shí)驗(yàn)固定制備得到的硝基乳清酸5g，甲醇100mL，反應(yīng)溫度80℃，氫氣壓力1.0MPa，攪拌轉(zhuǎn)速900～1000r/min，反應(yīng)時(shí)間為5h，考察加入不同比例的催化劑對(duì)該加氫反應(yīng)的影響，測(cè)定結(jié)果列在表1中。

從表中可以看出，當(dāng)催化劑加至5%時(shí)，產(chǎn)物的收率可達(dá)到95%以上，隨著催化劑用量的增加，氨基乳清酸的收率無(wú)明顯增加，因此，選定催化劑用量為反應(yīng)物的5%。

表1 催化劑用量對(duì)催化加氫反應(yīng)的影響

表1(續(xù))

2.2 反應(yīng)壓力對(duì)催化反應(yīng)的影響

對(duì)于體積減小的反應(yīng)，升高氫氣壓力有利于增大氫氣在反應(yīng)溶劑中的溶解度，從而加大在催化劑上的吸附量，有效促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生。反應(yīng)條件為5g硝基乳清酸，甲醇100 mL，5%催化劑，溫度80℃，攪拌轉(zhuǎn)速900～1000r/min，反應(yīng)5h，考察了氫氣壓力對(duì)反應(yīng)的影響。通過(guò)計(jì)算產(chǎn)物收率得，當(dāng)氫氣壓力為1.0 MPa時(shí)，收率可達(dá)到96%以上，繼續(xù)增加壓力，變化幅度不大，因此確定最優(yōu)壓力為1.0 MPa。

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)催化反應(yīng)的影響

確定反應(yīng)條件為5g硝基乳清酸，甲醇100 mL，5%催化劑，氫氣壓力1 MPa，攪拌轉(zhuǎn)速900～1000r/min，確定溫度為70～110℃變化區(qū)間，反應(yīng)5h，測(cè)定產(chǎn)物的收率。由表3可見(jiàn)，溫度在90℃以上時(shí)，收率基本達(dá)到95%，因此本試驗(yàn)的反應(yīng)溫度選定為95℃。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)樣品產(chǎn)率及純度的影響

2.4 催化劑的套用次數(shù)試驗(yàn)

對(duì)于催化反應(yīng)，若催化劑可多次循環(huán)利用，將極大程度的降低試驗(yàn)成本，這為工藝過(guò)程的產(chǎn)業(yè)化提供了必要條件。本試驗(yàn)采取不處理和不額外添加催化劑的方法重復(fù)進(jìn)行催化加氫試驗(yàn)，其他條件全部選用最優(yōu)條件，得到如表4所示的結(jié)果。

結(jié)果顯示當(dāng)催化劑重復(fù)使用第7次時(shí)，收率降至95%以下，當(dāng)重復(fù)使用至10次時(shí)收率降至90%以下?？筛鶕?jù)樣品收率的實(shí)際需求進(jìn)行催化劑的重復(fù)使用次數(shù)選擇，本試驗(yàn)以90%為標(biāo)準(zhǔn)，KT-02的套用次數(shù)為10次。

表4 催化劑套用試驗(yàn)

2.5 分析與檢驗(yàn)

2.5.1 紅外光譜(官能團(tuán))

將產(chǎn)品和購(gòu)買(mǎi)到的氨基乳清酸采用KBr壓片法進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜分析，得到下列譜圖。

根據(jù)紅外光譜吸收特征峰分析，3488.15cm-1和3393.60cm-1處為-NH2的反對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰，3152.40cm-1附近的峰為-COOH伸縮振動(dòng)峰，證明氨基已成功連接，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的紅外光譜圖對(duì)照，特征峰峰型及出峰位置基本一致，由此可證明制備得到的產(chǎn)物為氨基乳清酸。

2.5.2 液相色譜

將樣品溶于甲醇中，通過(guò)液相色譜進(jìn)行分析，測(cè)得產(chǎn)物中所含的乳清酸、硝基乳清酸及氨基乳清酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可得到收率及催化劑套用次數(shù)。

圖1 氨基乳清酸的紅外光譜(上側(cè)為產(chǎn)品的圖譜，下側(cè)為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)圖譜)

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以乳清酸為反應(yīng)物，用一定比例的濃硫酸和濃硝酸構(gòu)成的混酸直接硝化反應(yīng)物得到硝基乳清酸，考察了混酸的摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)硝化作用的影響。項(xiàng)目從高產(chǎn)、高純度、安全、綠色化工等角度考慮選擇轉(zhuǎn)化方法，并優(yōu)化條件，最終確定了理想的工藝路線(xiàn)。硝基乳清酸的產(chǎn)率可達(dá)到80%以上，純度達(dá)90%以上。