Raney镍催化3-硝基-9-乙基咔唑多相氢化中溶剂降解的抑制策略及工艺优化研究

本文针对Kilo Lab规模下Raney镍（RNi）催化3-硝基-9-乙基咔唑（NC-3）氢化为3-氨基-9-乙基咔唑（AC-3）过程中邻二氯苯（ODCB）溶剂降解问题，提出创新添加剂（如DCDA、DSDB）与工艺参数（130-132°C，0.7-0.8 MPa）协同优化方案，实现98%转化率的同时显著提升溶剂回收率，为工业化生产提供安全、可持续的解决方案。

　　

Highlight

本研究通过实验发现，在Kilo Lab规模的Raney镍（RNi）催化3-硝基-9-乙基咔唑（NC-3）氢化/还原为3-氨基-9-乙基咔唑（AC-3）过程中，溶剂邻二氯苯（ODCB）会降解产生光气（phosgene）和盐酸等副产物，严重影响催化剂活性、溶剂回收及工艺安全性。我们提出并比较了多种消除溶剂降解的策略，同时提高NC-3至AC-3的转化率，并对温度、压力和反应时间等工艺参数进行了优化。

Introduction

AC-3作为一种芳香胺，常用于免疫组化显色底物，也是二噁嗪系列颜料（如颜料坚牢紫R基和Sirius Supra Blue 1,2,3,4）的关键中间体。传统NC-3还原方法（如铁粉、锌粉酸性还原或碱性硫化物还原）会产生大量废弃物，而本研究的RNi催化氢化工艺更具环保优势。

Materials

NC-3（>97.00%质量）和ODCB由Omkar Laboratory（孟买）提供，高纯氮气/氢气（>99.98%）购自Sameer Enterprises（孟买），商用RNi催化剂（OmCat 6219）来自同一供应商。添加剂二氰二胺（DCDA）和磷酸氢二钠（DSDB）分别由SBF Pharma和EMCO Dyestuff提供。

Experimental setup

在50升Kilo Lab反应器（KL-50 HPR）中开展实验，催化剂负载量为NC-3质量的5.4%，反应器容积占用率约50%。

Selection of operating conditions

基于小试结果，Kilo Lab试验设定三大目标：(1)提高NC-3转化率；(2)避免ODCB降解；(3)缩短批次周期。通过实时监测氢气消耗量、溶剂降解杂质含量和NC-3转化率，最终确定最佳条件为130-132°C、0.7-0.8 MPa压力，添加5% DCDA可在900-1200分钟内实现98%转化率，且ODCB回收性显著改善。

Conclusions

本研究系统探讨了RNi催化NC-3氢化过程中ODCB溶剂降解的抑制策略，证实自由基诱导脱氯途径是降解主因。通过优化关键工艺参数（CPPs）和添加剂体系，为工业化生产提供了兼顾效率与可持续性的解决方案。