專利名稱：一種負(fù)載手性咪唑鹽催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種負(fù)載型催化劑及其制備方法，確切的說(shuō)是一種負(fù)載手性咪唑鹽催
化劑及其制備方法。
二背景技術(shù)：
醛、酮和a ， |3 _不飽和硝基化合物不對(duì)稱加成產(chǎn)物是重要的有機(jī)合成中間體，并 且它們的衍生物都具有重要的生理活性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、日用化工、材料等許多精 細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)領(lǐng)域。其傳統(tǒng)的制備方法主要采用手性金屬配合物催化醛、酮和a ， |3-不飽 和硝基化合物不對(duì)稱加成反應(yīng)。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)手性胺及其衍生物對(duì)這類反應(yīng)有良好的 催化效果。但是手性金屬配合物及手性有機(jī)小分子的價(jià)格都比較昂貴，生產(chǎn)過(guò)程中大量手 性催化劑的使用必然會(huì)增加生產(chǎn)成本，并且會(huì)增大產(chǎn)品分離難度，金屬及其它助劑的排放 會(huì)污染環(huán)境，破壞生態(tài)系統(tǒng)，危害人類健康?；诂F(xiàn)有技術(shù)中存在的弊端，極有必要加以改 進(jìn)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在為醛酮與a ， 13 _不飽和硝基化合物不對(duì)稱加成反應(yīng)提供手性咪唑鹽 催化劑，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是催化劑可回收循環(huán)使用。 本發(fā)明的思路是將基于脯氨酸衍生的手性咪唑(S)_2-四氫吡咯甲基咪唑(下稱 手性咪唑)負(fù)載到載體上制備出負(fù)載型催化劑以實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。具體的說(shuō)就是將手性咪唑 催化劑負(fù)載到表面修飾有芐氯的功能化樹(shù)脂(下稱芐氯樹(shù)脂)上制備負(fù)載手性咪唑鹽催化 劑，本催化劑有以下化學(xué)式
式中X—選自氯離子(CI—)、四氟硼酸根離子(BF4—)或六氟磷酸根離子(PF6—)。
本催化劑的制備方法以手性咪唑和芐氯樹(shù)脂為原料，包括接枝、脫保護(hù)基(Boc) 和陰離子交換以及分離、洗滌和干燥，所述的接枝就是手性咪唑和芐氯樹(shù)脂在無(wú)水甲苯溶 劑中于75 85t:下反應(yīng)22 26小時(shí)，使手性咪唑通過(guò)芐基接枝到載體樹(shù)脂上，固液分離 后洗滌樹(shù)脂，所述的脫保護(hù)基(Boc)就是將洗滌后的樹(shù)脂在體積比為l : l或2 : l的三氟 乙酸和二氯甲烷的混合溶劑中室溫下攪拌2 4小時(shí)以脫去羧基保護(hù)基(-Boc)，固液分離 后洗滌樹(shù)脂，并干燥便得到陰離子(X—)為氯離子的負(fù)載手性咪唑鹽催化劑，反應(yīng)式如下
toluene.冊(cè)~C陰離子交換在體積比為9 : 1的乙腈與丙酮混合溶劑中進(jìn)行，即在混合溶劑中加
入四氟硼酸鈉或鉀，再加入上述負(fù)載型催化劑充分?jǐn)嚢韬蠓蛛x，即得到陰離子為四氟硼酸 根的負(fù)載型催化劑，交換六氟磷酸根亦然。 所述商品化的芐氯樹(shù)脂芐氯的負(fù)載量為1. 5mmol/g，元素分析測(cè)得手性咪唑的負(fù) 載量為1. 0 1. 3mmol/g。 所述的載體除已商品化的芐氯樹(shù)脂外，用功能化的芐氯硅膠也可以作為載體。
功能化的芐氯硅膠是這樣制備的 1.硅膠用濃硝酸(質(zhì)量濃度為60 70 % )和濃硫酸(質(zhì)量濃度為98 % )的混合 酸于130 15(TC下攪拌反應(yīng)22 24小時(shí)，冷卻、分離，用去離子水洗滌硅膠至中性，干燥 后備用。硝酸與硫酸的體積比為l : 6 10。 2.將處理過(guò)的硅膠與4-三氯硅基芐氯在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于無(wú)水甲苯中回流反應(yīng)20 24小時(shí)，冷卻、分離，依次用甲苯和乙醚洗滌后干燥，得到功能化的芐氯硅膠，芐氯負(fù)載量 該系列催化劑可在室溫、l(TC或Ot:及無(wú)外加溶劑的條件下催化醛、酮和a ， 13 -不飽和硝基化合物不對(duì)稱加成反應(yīng)，多數(shù)情況下，反應(yīng)的立體選擇性非常好，并且催化 劑重復(fù)使用8次而未見(jiàn)催化活性降低。其反應(yīng)底物是芳香性a ， e-不飽和硝基化合物，脂 肪醛或脂肪酮?？捎萌缦路磻?yīng)式表示 本發(fā)明中所使用的催化劑制備方法簡(jiǎn)單，在空氣中穩(wěn)定。與文獻(xiàn)中其他催化劑相 比，該催化劑催化效率高，底物廣譜性好，反應(yīng)條件溫和，最大的優(yōu)點(diǎn)是催化劑分離方便，并 且可多次循環(huán)使用而不降低催化活性，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式( — )負(fù)載手性咪唑鹽催化劑的制備
1.手性咪唑催化劑的制備 在三氟化硼乙醚配合物促進(jìn)下，用硼氫化鈉將Boc-(S)-脯氨酸還原成 Boc-(S) _脯氨醇，再將其與對(duì)甲苯磺酰氯反應(yīng)得到相應(yīng)的磺酸酯，在強(qiáng)堿作用下，咪唑取代
磺酸基，得到該手性咪唑，流程可用如下方程式表示
2.負(fù)載手性咪唑鹽催化劑的制備 現(xiàn)以購(gòu)買的節(jié)氯樹(shù)脂(Merrifield)為例，非限定實(shí)施例敘述如下
氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在50mL圓底燒瓶中加入15mL無(wú)水甲苯，手性咪唑(5mmol)，芐氯功 能化樹(shù)脂或硅膠若干克(根據(jù)硅膠或樹(shù)脂上芐氯的負(fù)載量計(jì)算)。在8(TC油浴中攪拌反應(yīng) 24h。冷卻至室溫，抽濾，所得硅膠或樹(shù)脂依次用三氯甲烷、甲醇、二氯甲烷洗滌，將固體轉(zhuǎn)移 到反應(yīng)瓶中，加入10mL CF3C00H/CH2C12混合溶液(V/V =1 : 1)，室溫?cái)嚢?小時(shí)，抽濾，用 三乙胺充分洗滌，然后用二氯甲烷洗去三乙胺，真空干燥。元素分析測(cè)定含氮量，求算催化 劑負(fù)載量。陰離子交換在乙腈/丙酮(V/V = 9 : 1)混合溶劑中加入相應(yīng)的鈉鹽或鉀鹽即 可。 ( 二 )負(fù)載手性咪唑鹽催化的醛、酮和a ， |3 -不飽和硝基化合物不對(duì)稱加成反應(yīng) (以環(huán)己酮和硝基苯乙烯的反應(yīng)為例) 3.在10mL圓底燒瓶中加入負(fù)載手性咪唑鹽100mg(陰離子為氯離子，含手性咪唑 鹽0. 10,1)，硝基苯乙烯(150mg， 1. 0,1)，環(huán)己酮(0. 5mL)，混合物在室溫下攪拌24小 時(shí)。停止反應(yīng)，加入5mL乙酸乙酯，反應(yīng)液離心分離，取出上層清液，下層固體再用乙酸乙 酯洗滌兩次(5mLX2)，合并洗滌液，無(wú)水N^S(^干燥，過(guò)濾，減壓濃縮，柱層析(展開(kāi)劑環(huán) 己烷/乙酸乙酯=3/1， V/V)分離得無(wú)色晶體234mg，產(chǎn)率94.6X，產(chǎn)品純度^ 99% (HPLC 測(cè)定)。^NMR(300MHz， CDC13) : S 7. 34-7. 26 (m， 3H) ， 7. 17 (d， J = 6. 8Hz， 2H) ， 4. 96 (dd， J = 4. 6， 12. 5Hz， 1H) ，4. 63(dd， J = 9. 6， 12. 4Hz， 1H) ， 3. 76 (dt， J = 4. 5， 9. 8Hz， 1H)， 2. 68(ddd， J = 8. 2， 8. 5， 11. 8Hz， 1H) ， 2. 52—2. 33 (m， 2H) ， 2. 09—2. 04(m， 1H) ， 1. 79—1. 53 (m， 4H) ， 1. 28-1. 16(m， 1H) ;13C NMR(75MHz， CDC13) S 211. 9， 137. 7， 128. 8， 128. 1， 127. 7， 78. 8， 52.4，43. 8，42. 7，33. 2，28. 5，25. 0 ;HPLC(Chiralpak AD—H， i-Propanol—Hexane = 10/90， flow rate 1. OmL min—、入=254nm) :tminOT = 10. lmin，t—r = 13. 8min ;ee = 98%，syn/ anti = 99 : 1 。催化劑晾干后，無(wú)需進(jìn)一步處理，可直接重復(fù)使用，重復(fù)使用8次而未見(jiàn)反 應(yīng)活性降低。 4.取催化劑1. 0g(陰離子為四氟硼酸根離子，含手性咪唑鹽1. Ommol)，硝基苯乙 烯(1. 5g， 10. Ommol)，環(huán)己酮(5mL)，室溫反應(yīng)36小時(shí)，余同實(shí)施2，得純目標(biāo)化合物2. 28g， 產(chǎn)率92. 2%，產(chǎn)品純度> 99% (HPLC測(cè)定)。產(chǎn)品物理數(shù)據(jù)和譜學(xué)數(shù)據(jù)同上。
5.同實(shí)施3或4，制備了如下21個(gè)化合物(產(chǎn)率，ee值，dr值見(jiàn)表中)。
iMc，0'C to w<formula>formula see original document page 6</formula><image>image see original document page 7</image>
權(quán)利要求
一種負(fù)載手性咪唑鹽催化劑，其特征在于由手性咪唑負(fù)載在芐氯樹(shù)脂或芐氯硅膠載體上形成的負(fù)載型催化劑，有以下化學(xué)式式中X-選自Cl-、BF4-或PF6-。FSA00000062328200011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法，以手性咪唑和載體為原料，包括接枝、脫保護(hù)基和陰離子交換以及分離、洗滌和干燥，其特征在于所述的接枝是手性咪唑和載體在無(wú)水甲苯溶劑中于75 85t:下反應(yīng)22 26小時(shí)，固液分離后洗滌載體；所述的脫保護(hù)基是將洗滌后的載體手性咪唑鹽在三氟乙酸和二氯甲烷混合溶劑中室溫下攪拌2 4小時(shí)，三氟乙酸和二氯甲烷的體積比為i : l或2 : i。
全文摘要
一種負(fù)載手性咪唑鹽催化劑由手性咪唑負(fù)載到芐氯樹(shù)脂或芐氯硅膠上形成的一種負(fù)載型催化劑，有以下化學(xué)式式中X-選自Cl-、BF4-或PF6-。本催化劑可以在室溫及無(wú)外加溶劑的條件下催化醛酮和α，β-不飽和硝基化合物不對(duì)稱加成反應(yīng)，得到光學(xué)純的產(chǎn)物。本催化劑制備方法簡(jiǎn)單，在空氣中穩(wěn)定，催化效率高，立體選擇性及底物廣譜性好，使用過(guò)程中分離方便，可多次循環(huán)使用而不降低催化活性，并且反應(yīng)條件非常的溫和、環(huán)境友好，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07B53/00GK101791574SQ20101013366
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者李品華, 王磊 申請(qǐng)人:淮北煤炭師范學(xué)院