铂掺杂金属磷化物电催化氧化制取17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮的方法

本发明属于精细化工生产，具体涉及一种铂掺杂金属磷化物电催化氧化制取17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮的方法。

背景技术：

1、甾体激素是一类化学物质，属于脂溶性激素的一种，它们主要由胆固醇合成而来。甾体激素包括睾丸激素、雌激素、孕激素、皮质醇和醛固酮等。它们在人体内起着调节和控制许多生理功能的重要作用，如性特征的发育、生殖功能、代谢调节、免疫反应、应激反应等。17β-羟基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮是一种甾体化合物，通常称为“诺龙”(nandrolone)。其主要用于治疗难治性贫血，创伤、慢性感染、营养不良等消耗性疾病等。但是诺龙一般不以原有形式参与到药物治疗中，一般以癸酸诺龙或苯丙酸诺龙的形式进行药物治疗。这种酯化的类固醇与注射游离(未酯化的)类固醇相比能够延长给药后的治疗效果窗口，允许较不频繁的注射，其在深层肌内注射后24-48小时达到释放诺龙的峰值，并在一周内下降到接近基线水平。而17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮是生产癸酸诺龙或苯丙酸诺龙的重要中间体。传统的生产17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮工艺主要以铬催化剂为主，大量报道显示，在铬催化剂的生产和使用过程中，可能会产生重金属铬污染，这种污染可能通过废水、废气和固体废弃物的排放释放到环境中，导致水体、土壤和大气污染。

2、因此，寻找更加绿色环保的无铬生产工艺已成为目前精细化工合成的研究重点。

技术实现思路

1、针对以上表述的现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种铂掺杂的金属磷化物电催化氧化制取17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮的方法。

2、具体技术方案如下：

3、一种铂掺杂金属磷化物电催化氧化制取17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮的方法，采用持续流动型电解槽进行反应，由恒电流仪控制反应电流和电压，阴极室和阳极室由离子交换膜隔开，在阳极室，将铂掺杂的金属磷化物催化剂作为工作电极，以如式(1a)所示的17β-羟基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮为反应底物溶解在混合溶剂中作为阳极液，在阴极室，铂掺杂的金属磷化物催化剂作为对电极，碱性溶液作为阴极液，在恒温水浴中进行电催化氧化反应，反应结束后，反应液冷却，加入有机溶剂萃取，得到有机萃取液，取有机层减压蒸馏得到如式(1b)所示的17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮，其反应式如下：

4、

5、进一步地，铂掺杂的金属磷化物催化剂包括碳毡载体和负载于碳毡上的铂掺杂的金属磷化物，金属磷化物为镍的磷化物，铂掺杂的金属磷化物在碳毡上的负载量为10.0-20.0mg/cm2。

6、进一步地，铂掺杂的金属磷化物催化剂的制备方法包括如下步骤：

7、1)按投料比，将镍盐溶于蒸馏水中，再加入尿素和氟化铵，溶液超声分散得到前驱体溶液a；

8、2)将步骤1)中的a溶液和碳毡载体加入到水热釜中反应，反应后冷却至室温，取出碳毡载体，用蒸馏水和乙醇洗涤三次，再置于真空干燥箱内干燥得到负载型催化剂；

9、3)将步骤2)干燥后的负载型催化剂置于管式炉内，加入磷源，通入氩气或氢气，进行金属的磷化，煅烧反应后得到金属磷化物催化剂；

10、4)将步骤3)煅烧后的负载型催化剂置于管式炉内，加入铂源，进行铂的掺杂，再通入氩气进行煅烧，反应结束后得到铂掺杂的金属磷化物催化剂。

11、进一步地，步骤1)中金属盐溶液浓度为25-50mmol/l，尿素浓度为100-200mmol/l，氟化铵浓度为50-120mmol/l，镍盐为硝酸镍、氯化镍、乙酰丙酮镍或乙酸镍。

12、进一步地，步骤2)中的水热釜反应的温度为80-160℃，反应时间为5-16小时，于60℃真空干燥箱内进行干燥。

13、进一步地，步骤3)中的磷源为次磷酸钠或五氧化二磷，煅烧温度为300-600℃，煅烧时间为0.5-2小时。

14、进一步地，步骤4)中的铂源为氯化铂、乙酰丙酮铂或醋酸铂，煅烧温度为300-600℃，煅烧时间为0.5-2小时。

15、进一步地，阳极室的混合溶剂包括主溶剂和次溶剂，主溶剂为碳酸钾水溶液，其浓度为0.1-2.0mol/l，次溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、甲醇和丙酮中的一种，混合溶剂中的主溶剂和次溶剂的投料体积比为7:3-5:5；阴极室内的碱性溶液为碳酸钾溶液、碳酸钠溶液、氢氧化钾或磷酸钠溶液，其浓度为0.1-1.0mol/l。

16、进一步地，进行电催化氧化反应时，电流为100-1000ma，槽电压为1-10v，反应温度为20-60℃，反应时间为0.5-5小时，反应液萃取用的有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯或氯仿。

17、本发明的有益效果在于：

18、1)本发明的电催化氧化反应中使用电子作为氧化剂，完全避免使用铬氧化剂及其他氧化剂的使用，降低成本的同时符合绿色环保要求；

19、2)本发明的电催化氧化反应过程在常温常压下进行，反应条件温和，消除了工业上使用高温高压工艺路线中的安全性风险，具有节能减排的优点；

20、3)本发明通过界面工程调控合成的催化剂铂掺杂磷化镍(pt-ni2p/gf)，pt与ni之间存在强相互作用力，ni失去了电子，pt得到了电子，生成了富电子pt与高价态ni，有利于原料17β-羟基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮在电催化剂表面的吸附和活化，展现出优异的电催化氧化反应性能；

21、4)本发明通过控制反应电流及电压来调节整个反应的选择性，本发明采用恒电流电解，原料17β-羟基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮转化率高，主产物17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮选择性较好，产品收率高；

22、5)本发明在生产过程中不产生有害气体及有害废液，因此，该工艺无毒无害，整个工艺绿色环保无污染。

技术特征：

1.一种铂掺杂金属磷化物电催化氧化制取17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮的方法，其特征在于，采用持续流动型电解槽进行反应，由恒电流仪控制反应电流和电压，阴极室和阳极室由离子交换膜隔开，在阳极室，将铂掺杂的金属磷化物催化剂作为工作电极，以如式(1a)所示的17β-羟基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮为反应底物溶解在混合溶剂中作为阳极液，在阴极室，铂掺杂的金属磷化物催化剂作为对电极，碱性溶液作为阴极液，在恒温水浴中进行电催化氧化反应，反应结束后，反应液冷却，加入有机溶剂萃取，得到有机萃取液，取有机层减压蒸馏得到如式(1b)所示的17β-醛基-19-去甲雄甾-4-烯-3-酮，其反应式如下：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铂掺杂的金属磷化物催化剂包括碳毡载体和负载于碳毡上的铂掺杂的金属磷化物，金属磷化物为镍的磷化物，铂掺杂的金属磷化物在碳毡上的负载量为10.0-20.0mg/cm2。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，铂掺杂的金属磷化物催化剂的制备方法包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)中金属盐溶液浓度为25-50mmol/l，尿素浓度为100-200mmol/l，氟化铵浓度为50-120mmol/l，镍盐为硝酸镍、氯化镍、乙酰丙酮镍或乙酸镍。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中的水热釜反应的温度为80-160℃，反应时间为5-16小时，于60℃真空干燥箱内进行干燥。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)中的磷源为次磷酸钠或五氧化二磷，煅烧温度为300-600℃，煅烧时间为0.5-2小时。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4)中的铂源为氯化铂、乙酰丙酮铂或醋酸铂，煅烧温度为300-600℃，煅烧时间为0.5-2小时。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，阳极室的混合溶剂包括主溶剂和次溶剂，主溶剂为碳酸钾水溶液，其浓度为0.1-2.0mol/l，次溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、甲醇和丙酮中的一种，混合溶剂中的主溶剂和次溶剂的投料体积比为7:3-5:5；阴极室内的碱性溶液为碳酸钾溶液、碳酸钠溶液、氢氧化钾或磷酸钠溶液，其浓度为0.1-1.0mol/l。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行电催化氧化反应时，电流为100-1000ma，槽电压为1-10v，反应温度为20-60℃，反应时间为0.5-5小时，反应液萃取用的有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯或氯仿。

技术总结本发明公开了一种铂掺杂金属磷化物电催化氧化制取17β‑醛基‑19‑去甲雄甾‑4‑烯‑3‑酮的方法，采用持续流动型电解槽进行反应，在阳极室，将铂掺杂的金属磷化物催化剂作为工作电极，以(1a)所示的17β‑羟基‑19‑去甲雄甾‑4‑烯‑3‑酮为反应底物溶解在混合溶剂中作为阳极液，在阴极室，铂掺杂的金属磷化物催化剂作为对电极，碱性溶液作为阴极液，在恒温水浴中进行电催化氧化反应，反应结束后，后处理得到如式(1b)所示的17β‑醛基‑19‑去甲雄甾‑4‑烯‑3‑酮，其反应式如下：本发明的催化剂Pt与Ni之间存在强相互作用力，Ni失去了电子，Pt得到了电子，生成了富电子Pt与高价态Ni，有利于原料在电催化剂表面的吸附和活化，展现出优异的电催化氧化反应性能。技术研发人员：钟兴,王洁妤,李随勤,王建国受保护的技术使用者：浙江工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18