[发明专利]一种培南类抗生素合成用的高活性钯炭催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高活性钯炭催化剂的制备方法，特别是涉及一种培南类药物合成中脱苄基类保护基的高活性钯炭催化剂的制备方法。 

背景技术

苄基是重要的有机官能团保护基团，由于它容易形成，在一定条件下相对稳定和容易在温和的条件下脱去，因此在有机合成中，常用来保护含O-、N-的化合物，保护后分别制成相应的苄醚、苄酯和苄胺。脱苄基过程中苄基与氨基或羟基官能团分开，苄基或取代苄基氢解后成甲苯或取代甲苯而脱去，化合物本身一般不会产生破坏。脱苄基（或苄氧羰基）的一个吸引人的用途是在有机合成过程中将苄基（或苄氧羰基）与羟基或氨基官能团分开。据估计，在超过1000种药物的合成过程中要进行脱苄基类保护基反应。经验表明，钯炭催化剂是脱苄基或苄氧羰基的优异催化剂。 

培南类药物是以美罗培南见结构式（I）、亚胺培南见结构式（II）和比阿培南见结构式（III）等为代表的碳青霉烯类抗生素，是一类抗菌谱最广的β-内酰胺类抗生素，在其化学合成的最后一步，需要使用钯炭催化剂进行氢解反应，脱去苄基类保护基，如对硝基苄基（PNB）、对硝基苄氧羰基（PNZ）（反应见培南类药物合成中的催化氢解反应式）。 

。 培南类药物合成中的催化氢解反应式为： 

。 

中国专利（CN 101348486A、CN100422184C、CN 101921273 A 、CN 101921274 A、CN101921275 A、CN100383142C、CN 100424071C、CN100497349C等）涉及到合成培南类药物中需要使用钯炭催化剂，但并未涉及钯炭催化剂制备方法的描述。 

中国专利（CN 102133527A）提到了一种用于美罗培南合成的钯锡炭催化剂及其制备方法。该催化剂为以粉状活性炭为载体，负载活性组分金属Pd和活性组分Sn。制备过程经活性炭酸处理、Pd和Sn化合物负载得催化剂前体，催化剂前体经老化后还原得催化剂产品。酸处理活性炭使得催化剂制备过程加长，产品成本升高，而第二组分Sn的添加使得从废催化剂回收Pd变得复杂，不利于贵金属Pd的循环利用。 

在培南类药物的合成过程中，PNB或PNZ保护的培南中间体，在反应过程中具有反应物和产物分子体积较大，氢解温度和氢解温度低等特点。因此，从反应动力学上说，反应物和产物具有较大的扩散阻力，欲提高反应的原子经济性，要求尽量降低反应物和产物在钯炭催化剂表面和孔道内的扩散阻力，为反应物或产物在钯炭催化剂内表面的传质提供一个有利的条件，在活性炭的选择上，应选取孔径较大且介孔容积比重较高的活性炭。 

另一方面，从活性金属Pd的角度来说，由于大分子反应物难以扩散至钯炭催化剂颗粒内部较深的孔道表面进行反应，因此，处于催化剂颗粒内部较深的孔道表面的Pd活性组分，在实际反应中，将不能发挥作用而变得“无效”，为提高贵金属Pd原子的催化效率，显然，应使活性组分Pd主要分布在活性炭的外表面和孔口附近。此外，就单个Pd微晶而言，尺寸越小，其外表面暴露的Pd原子数也就越多，对于脱苄基类保护基，催化剂的活性与金属Pd粒径成线性关系。因此，应尽量降低Pd微晶的尺寸。 

在已有的钯炭催化剂制备方法中，存在制备工艺复杂，活性炭载体微孔比重过高、活性组分Pd的晶粒直径过大和Pd微晶分布深度过深致使催化剂的活性、选择性不高。其它一些物理、化学性能，例如活性炭载体的粒径过小或粒径分布过宽，使得催化剂的过滤性能差。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，特别是针对现有催化剂活性和选择性低，过滤性差的缺点，提供一种用于培南类抗生素合成用的高效钯炭催化剂的制备方法。该催化剂的活性炭粒径分布适宜、比表面积高和介孔容积比重高，活性组分Pd以超微细状态分布在炭载体的外表面和孔口附近，催化剂的活性、选择性高和过滤性好。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

1、首先选择具有合适粒径和粒径分布的活性炭载体实现催化剂的高过滤性； 

2、然后选择具有孔径较大且介孔比重较高的活性炭，降低反应物或产物的扩散阻力，提高催化剂活性和选择性； 

3、通过制备方法的改进，引入柠檬酸钠等络合剂，起到Pd化合物络合剂和Pd原子保护剂的作用，一方面，通过络合以后增大Pd前驱体的直径，使Pd前驱体在吸附过程中主要分布在活性炭的外表面和孔口附近，另一方面，在Pd前驱体的还原过程中，保护Pd微晶不易长大，使Pd以超微细状态分布在活性炭表面，提高Pd原子的有效利用率，保证催化剂具有高活性；