金属卟啉仿生催化氧气氧化4-甲基吡啶制备异烟酸的研究

摘要

异烟酸又名4-吡啶羧酸，是一类重要的医药中间体，广泛地应用于异烟肼、特非那丁等药物的合成，市场前景十分广阔。目前，异烟酸的制各方法主要有水解法（如水解4-腈基吡啶及4-吡啶羧酸酯等）和氧化法（如氧化聚4-吡啶乙烯、4-羟甲基吡啶、4-醛基吡啶和4-甲基吡啶等）。由于4-甲基吡啶廉价易得，且α碳上的氢受芳环的影响变的比较活泼，容易被氧化，因此，氧化4-甲基吡啶制备异烟酸的方法极具工业应用前景。然而，目前的氧化方法普遍存在着诸如氧化剂毒性大、反应温度高和采用酸性介质等缺点，不符合当今社会可持续发展的要求。因此，研究开发一种反应条件温和、对环境友好的合成方法具有重要的理论意义和应用价值。
　　 本论文研究了一种金属卟啉仿生催化氧气液相氧化4-甲基吡啶绿色合成异烟酸的新方法。系统地考察了反应温度、反应时间、反应压力、底物浓度、催化剂种类及用量、氢氧化钠用量等因素对目标产物收率及选择性的影响。结果表明：1)所有催化剂均具有活性，其中T(p-Cl)PPMnCl和T(p-Cl)PPFeCl的活性最强；2)在T(p-Cl)PPMnCl浓度为5.0×10-5mol/L(反应体系浓度)、反应温度为80℃、氧气压力为2.0MPa、4-甲基吡啶浓度为0.15mol/L、氢氧化钠浓度为1.25mol/L、无水乙醇为溶剂、反应8h的较优条件下，4-甲基吡啶的转化率为19.6％、异烟酸的选择性和收率分别为93.1％和18.2％；在T(p-Cl)PPFeCl浓度为5.0×10-5mol/L（反应体系浓度），反应温度为80℃、氧气压力为1.0MPa、4-甲基吡啶浓度为0.15mol/L、氢氧化钠浓度为1.25mol/L、无水乙醇为溶剂、反应时间为8h时，原料的转化率为19.5％，异烟酸的选择性和收率分别为92.8％和18.1％。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 本课题的研究意义及背景

1.2 异烟酸的合成研究进展

1.2.1 水解法

1.2.2 氧化法

1.3 金属卟啉简介及其在催化氧化反应中的应用

1.4 本论文研究的主要内容及技术路线

1.4.1 本论文研究的主要内容

1.4.2 本论文的技术路线

1.5 本章小结

第2章 实验部分

2.1 主要试剂和仪器

2.1.1 主要试剂名称、规格和生产厂家

2.1.2 实验主要仪器及设备

2.2 金属卟啉类催化剂的合成及表征

2.2.1 卟啉配体的合成

2.2.2 金属卟啉的合成

2.2.3 金属卟啉的表征

2.3 金属卟啉仿生催化氧气氧化4-甲基吡啶制异烟酸

2.3.1 催化氧化的步骤

2.3.2 目标产物的定性分析

2.3.3 目标产物的分离、表征和定量

2.3.4 催化剂种类的考察

2.3.5 反应条件的优化与选择

2.4 本章小结

第3章 结果与讨论

3.1 金属卟啉催化剂的合成

3.2 金属卟啉化合物的表征

3.3 目标产物的定性及定量分析

3.3.1 目标产物的定性分析

3.3.2 目标产物的分离和表征

3.3.3 目标产物的定量分析

3.4 一定浓度催化剂溶液的配制

3.5 金属卟啉催化氧气氧化4-甲基吡啶制备异烟酸的研究

3.5.1 金属卟啉催化剂的选择

3.5.2 反应温度对反应的影响

3.5.3 反应时间对反应的影响

3.5.4 反应压力对反应的影响

3.5.5 底物浓度对反应的影响

3.5.6 氢氧化钠的用量对反应的影响

3.5.7 催化剂浓度对反应的影响

3.6 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢