丙二烯磷酸選擇加氫制丙烯磷酸催化劑

科研開(kāi)發(fā)化工科技200515)34~38SCIENCE TECHNOLoGY IN CHEMICAL INdustry丙二烯磷酸選擇加氬制丙烯磷酸催化劑蘇運來(lái)趙立紅裴素朋王向宇王曉紅鄭州大學(xué)工業(yè)催化研究所河南鄭州450052)摘要膦磷霉素是一種新型的廣譜抗菌藥,它的合成一般包括六步反應其中由丙二烯磷酸制備丙烯磷酸是以P/C作為催化劑。筆者利用浸漬法制備了一系列活性組分質(zhì)量分數不同的催化劑結果發(fā)現活性組分負載量越高催化劑的活性越好因為組分質(zhì)量分數高金屬在載體表面能夠形成一定均勻大小的晶粒影響到活性的大小考察了不同的載體活性炭、MCM-4l、γ-Al2O3和HSM-5結果發(fā)現活性炭作為載體的催化劑性能好不同載體與活性組分形成的晶型不同,從而影響其加氫的活性渚察了釕和鈀兩種活性組分結結果發(fā)現鈀比釕的性能好,可能是由于金屬釕在載體活性炭上的分布較彌散不能形成較大的晶粒即以非晶態(tài)存在活性低。關(guān)鍵詞潾霉素丙二烯磷酸丙烯磷酸選擇加氬;l中圖分類(lèi)號:TQ460.32文獻標識碼:A文章編號:10080511(20055-003405磷霉素(-)R2S- epoxypropylphosphonic acid,工業(yè)合成大致可分為六步。其中丙二烯磷酸選擇Fosfomycin , FOM是一種新型的廣譜抗菌藥,1969加氫制得順式丙烯磷酸以及它的環(huán)氧化是兩個(gè)關(guān)年由西班牙土壤中分離得到的新霉素菌中產(chǎn)生,鍵的反應對于加氫反應目前國內外均使用鈀負中國于1972年合成成功20世紀80年代用于臨載在活性炭上作為催化劑。床1它是一種扣制細菌細胞壁合成的臨床常用作者根據影響催化劑催化活性的幾個(gè)因素,的重要廣譜抗生素2.由于它是一類(lèi)獨特的廣譜分別考察不同的活性組分不同的載體以及活性抗生素近年來(lái)被各大中小醫院普遍認識在我國組分不同含量的影響制備出一系列的催化劑用醫藥工業(yè)中占有重要位置已經(jīng)建立的分析方法對產(chǎn)物進(jìn)行分析。磷霉素是自成一派的抗生素,它既不是β-內催化劑的催化活性和其結構有很大的關(guān)系酰膠類(lèi)又不是四環(huán)素類(lèi),既不是大環(huán)內脂類(lèi)又不作者通過(guò)晶體射線(xiàn)衍射(ⅹRD)程序升溫還原是氨基糖類(lèi)而是一種全新范疇的廣譜抗生素被(TPR)比表面及孔徑分布(BE)等表征方法對世界譽(yù)為21世紀的保留產(chǎn)品。目前我國有生產(chǎn)所研究的催化劑進(jìn)行微觀(guān)結構分析以期得到催能力的廠(chǎng)家只有東北制藥總廠(chǎng)和上海新亞藥廠(chǎng),化活性和結構之間的關(guān)系。年生產(chǎn)能力近百?lài)崈H東北制藥廠(chǎng)總廠(chǎng)全年生產(chǎn)近90t其中少部分出囗1實(shí)驗部分般來(lái)講磷霉素的合成主要分為工業(yè)合成1.1催化劑的制備法和微生物發(fā)酵法4。由于目前微生物合成法還所用載體為已做前期處理的椰殼活性炭,其不夠成熟還只是處于研究階段5所以盡管用化顆學(xué)環(huán)氧化法合成磷霉素有諸多不利之處但是工中國煤化工比表面積相差不大業(yè)上還只能用化學(xué)全合成的方法來(lái)得到磷霉素的CNMHG去。PC用鹽酸加熱外消旋體經(jīng)化學(xué)拆分得到磷霉素6。磷霉素的溶解制成一定濃度的H2PC4溶液。在處理過(guò)的活性炭中加入蒸餾水水浴加熱,邊攪拌邊加收稿日期2005-06-10H2PlCl4溶液調節吸附的pH值噘吸附一段時(shí)間作者簡(jiǎn)介蘇運來(lái)1963-)男河南商城人鄭州大學(xué)教后加入NaOH溶液調節還原前的pH值再滴加第5期蘇運來(lái)簿等丙二烯磷酸選擇加氫制丙烯磷酸催化劑HCHO溶液進(jìn)行還原控制還原溫度和還原時(shí)間。1.3.2催化劑比表面的測定結束后靜置過(guò)濾并用水洗固相至中性烘干濾大多數催化劑的活性與其表面及其內部的結液要經(jīng)過(guò)分光光度計分析對照標準曲線(xiàn)來(lái)得到構有很大的關(guān)系。利用比表面分析儀對所用的催未負載上去的貴金屬的含量,進(jìn)而反過(guò)來(lái)得到實(shí)化劑進(jìn)行比表面及孔徑分布的分析,可以為其催際的活性組分的負載量?；钚蕴峁┍匾慕Y構解釋。按照同樣的制備條件(即吸附溫度為313K吸催化劑的表面積和孔結構采用美國Quan附時(shí)間為6.0h吸附pH值為2.0還原劑量為理論 tanchrome nova1000c型N2物理吸附儀測定,77量的10倍還原溫度為353K還原pH值為8.0還KN2吸附連續流動(dòng)法N2作載氣。表面積的計原時(shí)間為2.0h)分別制備了Pd的質(zhì)量分數為算采用BET公式根據N2吸附的5個(gè)點(diǎn)數據進(jìn)行0.01%,0.05%,1.00%,3.00%,5.00%,7.00%,計算亂孔分布的測定采用BJH方法根據32個(gè)點(diǎn)9.00%的一系列催化劑樣品的編號為1#~7#。的數據由等溫線(xiàn)的脫附分支進(jìn)行計算。按照同樣的制備條件活性組分Pd質(zhì)量分數1.3.3催化劑的H2-TPR測定均為5%,更換不同的載體,分別為MCM-41、γ-ST-03表面孔徑測定儀主機改裝后作熱導檢A2O3和HSM15制備一系列的催化劑樣品編號測SKW-110型智能程序控溫儀和井式電爐控溫為8#U形石英管作反應器,后接3A分子篩脫水,LM按照同樣的制備條件載體仍為活性炭?jì)H改204型自動(dòng)平衡記錄儀記錄高純H2,Ar作氣源,變活性組分用Ru代替P制得催化劑為11。還原氣為H2和Ar的混合氣,K(H2):Ar)=1按照金屬P和Ru的不同質(zhì)量比即3:1、1:8還原氣流速為50mL/min,升溫速率為10K載體為活性炭?？偟呢撦d量仍為質(zhì)量分mine數5.00%(相對于載體而言),制備的條件也不變(即吸附溫度為313K吸附時(shí)間為6.0h吸附pH2結果與討論值為2.0還原劑量為理論量的10倍還原溫度為21Pd的負載量對催化劑的影響353K還原時(shí)pH值為8.0還原時(shí)間為2.0h)樣對于按照同樣的制備條件(吸附溫度為313品編號為12*~14#。K吸附時(shí)間為60h吸附pH值為2.0還原劑量1*~14"樣品的組成及活性數據列于表1。為理論量的10倍還原溫度為353K,還原前pH1.2催化劑的評價(jià)值為8.0還原時(shí)間為2.0h)所得到的不同質(zhì)量通過(guò)實(shí)際催化加氫反應來(lái)評價(jià)催化劑的活分數Pd的催化劑分別測其加氫反應的轉化率性產(chǎn)物和反應物用紅外光譜分析。加氫反應在所得結果如表1所示。恒溫、固定攪拌速率和控制一定的壓力條件下進(jìn)表1催化劑樣品的組成和反應轉化率行從開(kāi)始攪拌計時(shí),按時(shí)間記錄溫度和壓力值,樣品活性號組分m(P):m(Ru)(P)載體轉5化率經(jīng)過(guò)固定時(shí)間后停止反應。紅外檢測是在反應停止后,對過(guò)濾所得的液0.01活性炭1221活性炭14.20體進(jìn)行分析計算得到反應產(chǎn)率將產(chǎn)率作為活性活性炭評價(jià)參數?；钚蕴?0.4具體的分析評價(jià)過(guò)程可以參見(jiàn)參考文獻77.00活性炭49.20活性炭1.3催化劑的表征中國煤化工.00McM4141.341.3.1催化劑的XRD測定CNMHG.OO HZSM-5 3772對制備好的催化劑樣品在未發(fā)生反應之前活性碳31.2612 Pd-Ru活性炭48.24進(jìn)行催化劑的XRD表征,采用荷蘭飛利浦公司活性炭PW3040/60型X-衍射儀,CuK作為射線(xiàn)源管壓14 Pd-Ru40kV管流40mA掃描速度6°/min。不同質(zhì)量分數的活性組分P所對應的ⅹRD化工科技第13卷衍射圖見(jiàn)圖1。當活性組分P的質(zhì)量分數較低其R的特征峰衍射峰十分明顯表明形成了較適時(shí)其特征衍射峰基本不眀顯。其原因是的質(zhì)合的晶粒比較而言椰殼炭是較好的載體。量分數較低不能夠很好的形成一定均勻大小的晶粒故衍射強度很小形不成特征衍射峰8結合活性數據(見(jiàn)表1)可以看出當P的質(zhì)量分數比較低時(shí)其反應轉化率較低,說(shuō)明金屬在載體表面比較彌散不能夠很好的形成一定均勻大小的晶粒影響到活性的大小。而隨著(zhù)活性組分P的人10°Maw 9質(zhì)量分數逐步增加形成的晶粒越來(lái)越大而且較為均勻如4#~7#所對應的衍射圖所示對應的30405060708090特征衍射峰非常明顯其反應轉化率比較高。當28/()活性組分P的質(zhì)量分數在5.00%以下,隨著(zhù)Pd圖2同一活性組分不同的載體所對應的XRD圖質(zhì)量分數的增加催化劑的活性提高明顯而當活2.3Ru與Pd/C的對比性組分Pd的質(zhì)量分數高于5.00%時(shí),催化劑的圖3所示的是11樣品的XRD衍射峰。11活性基本穩定。樣品為Ru/CXRD譜上幾乎看不到Ru的特征衍射峰,說(shuō)明金屬Ru在載體活性炭上的分布較彌散沒(méi)有形成較大的晶粒即以非晶態(tài)存在的金屬Ru較多。而與具有相同負載量的5#樣品Pd/C比較5“樣品的ⅹRD衍射峰比較明顯,說(shuō)明在活性炭上金屬Pd比Ru更易形成合適粒度的晶粒。結合活性數據(見(jiàn)表1)表明Pd/C比Ru/C更適合丙二烯加氬合成順丙烯磷酸的反應。20/(°)圖1不同質(zhì)量分數的活性組分Pd斯所對應的XRD衍射圖2.2不同載體對催化劑選擇加氬的影響圖2所示的是4種不同載體負載鈀催化劑的-WwwwXRD衍射譜。8*~10#樣品對應的載體分別是MCM-41、γ-Al2O3和HZSM-5。發(fā)現8樣品的活性組分P的特征峰相對寬化而且特征峰個(gè)數減少30405060708090為3個(gè)其原因可能是活性組分與載體的相互作26/()用減弱漫漬過(guò)程中形成的晶粒較大負載的金屬圖3Ru/C和Pd/C的XRD衍射圖分散度下降,進(jìn)而影響到其加氫能力(見(jiàn)表1從9和10°樣品的NRD衍射圖上幾乎分辯不出2.4PdRu比對Pd-Ru/C催化劑選擇加氫的影響對于制備所得的不同P/Ru比的P-Ru/C,特征衍射峰其原因可能是活性組分與載體的相對中國煤化工1所示?；プ饔眠^(guò)強負載的金屬分散度變大所形成的晶CNMHG/Ra質(zhì)量比的催化劑粒太小使催化劑對反應的轉化率下降。表明選P山-Ru/C的XRD衍射圖。12*、13#、14#樣品的活擇HZSM5和y-A1O3作為載體負載P制得的催性組分m(P)mn(Ru)分別為3:1、1:1和1:3,載化劑用于該反應不太適合。而對于5樣品載體體均為活性椰殼炭。對比XRD衍射圖可知對于是椰殼炭泫該催化劑上表現出比較高的活性發(fā)現12樣品P的質(zhì)量分數最高所對應的p的特第5期蘇運來(lái)簿等丙二烯磷酸選擇加氫制丙烯磷酸催化劑征衍射峰比較明顯對應的活性也相對較高對于P組分的還原更困難。同時(shí)可以看岀在載體活性13#樣品形成的晶粒大小比較適中,P的特征衍炭表面上不同的活性組分(PHu)發(fā)生了相互作射峰和Ru的特征衍射峰(2θ大約為72度)均較用從圖4的ⅹRD上也可以看出活性組分和載體明顯其活性較為適中洏對于14#樣品由于Pd之間也發(fā)生了相互作用。的質(zhì)量分數相對較低所對應的P的特征衍射峰2.5負載對催化劑的孔徑結構的影響基本上消失其對應的催化活性也最低C和Pd/C催化劑的吸附等溫曲線(xiàn)見(jiàn)圖6C和PdC催化劑的孔徑分布見(jiàn)圖7。由圖6和圖7可知未負載活性組分的活性炭和負載一定量的M隊活性組分的活性炭其孔徑的分布沒(méi)有太大的變awww/wirmdn'l化大部分都集中在1~10m附近。但負載后的4W/43比孔容有了明顯的減少,說(shuō)明活性組分已經(jīng)均勻的進(jìn)入孔道內但對活性炭原有的孔結構沒(méi)有太大的影響同時(shí)表明在各種孔道中的內表面上金3040506070809屬和載體之間的相互作用較為均勻。8/()圖4不同mPd):m(Ru)催化劑PdRu/C的XRD衍射圖u(Pd)=5%/C圖5所示的是12#~14#樣品催化劑的H2-TPR400譜。由圖5可以看出隨著(zhù)PL/Ru值的變化,IPR曲線(xiàn)也發(fā)生了較明顯的變化當P的質(zhì)量分數較多時(shí)P與Ru的質(zhì)量比為3:1)如12*樣品所示其還原峰的形狀相對比較規則主要是Pd組分的0.00.20.40.60.8還原峰而少量Ru組分的還原峰包含在包峰的高P/Po溫區當P的質(zhì)量分數減少(Pd與Ru的質(zhì)量比為圖6C和PdC催化劑的吸附等溫線(xiàn)1:1)如13樣品其還原峰明顯分裂為兩個(gè)較低0.18溫區的一個(gè)峰應該歸屬于Pd組分的還原而較高溫區的一個(gè)峰應該歸屬于Ru組分的還原當Pd的質(zhì)量分數再減少時(shí)(Pd與Ru的質(zhì)量比為1:3),即0.1014#樣品發(fā)現還原峰又變成了一個(gè)大包峰它顯然0.06主要是Ru組分的還原峰。說(shuō)明Ru組分的還原比4-△v(Pd)=5%/C····孔徑/nm圖7C和Pd/C催化劑的孔徑分布3中國煤化工CNMHG(1)陽(yáng)看活性組刀P的質(zhì)量分數的增加其300400500600700800900催化活性逐步增加,當活性組分P的質(zhì)量分數高于5.00%時(shí)催化劑的活性基本穩定。圖5不同mPd):mRu)的催化劑PdRu/C的H2TPR(2)活性組分相同催化活性也不同不同載化工科技第13卷體時(shí)催化劑的XRD衍射譜有較大的差異說(shuō)明不[3]劉惠敏磷霉素的臨床應用J遼寧醫學(xué)雜志,1993)同的載體與活性組分相互的作用不同。(3)Pd/C比Ru/C更適合丙二烯加氫合成順[4]閆浩林馬莉徐威,利用微生物轉化法生產(chǎn)磷霉素的研究[J].沈陽(yáng)藥科大學(xué)學(xué)報995Ax1)32丙烯磷酸的反應。5]石家驥崔福綿葛猛.青霉菌立體選擇性環(huán)氧化順丙烯磷4)負載過(guò)程對活性炭原有的孔結構沒(méi)有太酸產(chǎn)生磷霉素J].微生物學(xué)報2001(3)4大的影響表明在各種孔道中的內表面上金屬和61 C I Sainz-Diaz E G alvez-Ruano, A Hernandez-Laguna et al.sym-載體之間的相互作用較為均勻。hesis, molecular structure and spectroscopical properties ofalkenylphosphonic derivatives. 1. vinyl-, propenyl-,( bro[參考文獻]moalkenyl)), an( eyanoalkenyl )phosphonic Compounds[ J ]. Org[1]鐘繼紅伍容華,等磷霉素合理使用的探討J].華西藥學(xué)[7]蘇運來(lái)裴素朋王向宇等.催化合成磷霉素中間體的紅外雜志199813(1)60光譜法分杌J]分析測試學(xué)報20042x5)為7[2]胡玉玲馮鈺綺達世祿.離子交換色譜法分離測定磷霉素[8]鐘前則龐先杰鐘邦克.多晶ⅹ-射線(xiàn)衍射在催化研究中的的研究J.武漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),19994(4)03應用J].廣州化工1998(4)8Catalysts for selective hydrogenation of 1 22-propadienyl-phosphonicacid to cis-1-propenyl phosphonic acidSU Yun-lai ZHAO Li-hong PEI Su-peng , WANG Xiang-yu WANG Xiao-hongInstitute of Industrial Catalysis, Zhengzhou University Zhengzhou 450052, ChinaAbstract: Phosphonomycin is a new broad antibacterial medicine Six-step reactions are included of the synthesisOne step of them is preparing from 1 2-propadienyl-phosphonic acid to cis-1-propenyl phosphonic acid on carbonsupported palladium. The catalysts were made by immersion method. The relation between the microscopicstructureand the activity was studied. The results show that the crystalline form is different as the different content of the metal and the crystalline form affects the activity of the catalyst. The catalysts that supported on different supports suchactive carbon MCM-41 ,y-Al, O3 and HZsM-5 had different activities. The reasobe that different supportshave different interactions with the metal. Compared studies indicated that higher activity it shows on Ru/C than Ru,C catalyst which is attributed to that Ru is much more disperse on the surface of the carbon than Pd and Ru can notsuitableKey words: Phosphonomycin 1 12-Propadienyl-phosphonic acid icis-1-Propenyl phosphonic acid 'Selective hydrogenation pd/C中國煤化工CNMHG