L-2-氨基丙醇的绿色合成新工艺研究

论文摘要

L-2-氨基丙醇是合成第四代喹诺酮类抗菌药左氧氟沙星的关键中间体。本文研究并比较了其三种有工业化价值的合成工艺,包括L-丙氨酸先酯化后化学还原法、直接化学还原法和催化加氢还原法。对各工艺中所存在的问题进行了改进和优化,得到了较优的工艺参数。结果表明,尽管催化加氢还原法存在产品光学纯度稍低和反应安全性差等缺点,但它在生产成本和三废排放量等方面明显优于化学还原法,并且上述缺点在市场和生产的允许范围内,所以催化加氢还原法是制备L-2-氨基丙醇的最佳工艺。催化加氢还原法的工艺过程为:三（二亚苄基丙酮）二钌溶于碳酸丙二醇酯的水溶液中,用氢气还原成纳米钌金属颗粒,再用活性炭吸附,制成Ru/C纳米金属催化剂;将其和L-丙氨酸加入到水中,在高压的条件下,用氢气进行还原反应,经萃取、干燥和脱溶后,精馏得到L-2-氨基丙醇。制备负载型5%Ru/C纳米金属催化剂的较优条件为:用质量比为5%的碳酸丙二醇酯水溶液作溶剂,在30℃和2MPa时,投入Ru/C质量比为5%的三（二亚苄基丙酮）二钌,用氢气还原2小时,再用活性炭吸附,过滤和真空干燥即可。制备L-2-氨基丙醇的较优反应条件为:用水作溶剂,L-丙氨酸的浓度为0.67mol/l,负载型5%Ru/C纳米金属催化剂的用量为L-丙氨酸质量的10%,反应压力为8MPa,在100℃反应9小时,经萃取、干燥和脱溶后,精馏得到产品,纯度为99.8%,ee值为99.73%,收率为86%。L-丙氨酸催化加氢还原法制备L-2-氨基丙醇,反应收率高,生产成本低,三废排放量少,用催化反应代替了传统工艺的当量反应,是原子经济性好的清洁反应,可实现工业化生产,能创造良好的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 喹诺酮类抗菌药简介
• 1.2 氧氟沙星及左旋氧氟沙星简介
• 1.3 L-2-氨基丙醇性质及其应用
• 1.3.1 L-2-氨基丙醇的性质
• 1.3.2 L-2-氨基丙醇在氧氟沙星和左氧氟沙星合成上的应用
• 1.3.3 L-2-氨基丙醇及其他手性氨基醇在不对称合成反应中的应用
• 1.3.4 L-2-氨基丙醇在其它方面的应用
• 1.4 手性化合物
• 1.4.1 手性药物
• 1.4.2 手性化合物的获取方法
• 1.5 L-2-氨基丙醇的制备方法概述
• 1.5.1 酸先酯化后化学还原法
• 1.5.2 酸化学还原法
• 1.5.3 酸先酯化后催化加氢法
• 1.5.4 酸催化加氢法
• 1.5.5 外消旋体拆分法
• 1.5.6 生物合成法
• 1.6 论文的选题意义及研究思路
• 1.6.1 论文的选题意义
• 1.6.2 论文的研究思路与内容
• 第二章 酸先酯化后化学还原法合成L-2-氨基丙醇
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 主要原料及试剂
• 2.2.3 反应原理
• 2.2.4 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 产物的结构表征
• 2.3.2 不同还原剂对收率的影响
• 2.3.3 不同还原底物对反应的影响
• 2.3.4 投料比和反应时间对收率的影响
• 2.3.5 溶剂对反应的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 酸化学还原法合成L-2-氨基丙醇
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器
• 3.2.2 主要原料及试剂
• 3.2.3 反应机理
• 3.2.4 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 改性的硼氢化钾对反应的影响
• 3.3.2 氯化锌与硼氢化钾的配比对反应的影响
• 3.3.3 投料比对反应的影响
• 3.3.4 还原反应温度对反应的影响
• 3.3.5 溶剂对反应的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 酸催化加氢法合成L-2-氨基丙醇
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器
• 4.2.2 主要原料及试剂
• 4.2.3 反应原理
• 4.2.4 实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 催化剂的表征
• 4.3.2 反应压力对收率的影响
• 4.3.3 反应温度对收率的影响
• 4.3.4 反应时间对收率的影响
• 4.3.5 催化剂用量对反应的影响
• 4.3.6 催化剂套用对反应的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文和参与的科研项目
• 附图