專利名稱：一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化不對稱有機合成技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法。
背景技術(shù)：
近年來隨著藥物化學(xué)和生物化學(xué)的發(fā)展，在國際范圍內(nèi)對光學(xué)活性有機化合物的需求在日益增長。這一方面是由于許多新型、高效藥物都是具有手性中心的光學(xué)活性有機化合物，另一方面是由于對于此類藥物的藥理活性研究證明其中只有一種構(gòu)型的光學(xué)異構(gòu)體具有藥理活性，另一種光學(xué)異構(gòu)體則可能不僅不具有任何藥理活性甚至?xí)θ梭w有毒、 副作用。得到純光學(xué)活性異構(gòu)體的途徑一是通過對映異構(gòu)體的拆分，去除另一種對映異構(gòu)體，但其操作方法極其繁瑣并且處理量?。涣硪环N途徑是通過不對稱合成直接得到單一構(gòu)型的光學(xué)活性有機化合物。催化不對稱合成由于工藝簡單且效率高，在國際上已越來越引起重視。近年來由于合成了許多新型、高活性和高立體選擇性的手性過渡金屬絡(luò)合物催化劑，使許多不對稱催化反應(yīng)達到很高的化學(xué)和光學(xué)產(chǎn)率，從而展示了催化不對稱有機合成法的巨大的威力和廣闊的前景。迄今，所研究的不對稱催化反應(yīng)絕大多數(shù)為均相催化反應(yīng)，所用催化劑多為過渡金屬手性配合物。氨基酸及其衍生物作為手性金屬配合物催化劑的手性配體具有眾多優(yōu)點，如其結(jié)構(gòu)易設(shè)計，手性氨基酸配體天然廉價易得、種類繁多，且具有光學(xué)活性高、易衍生化，極性、酸堿性及空間大小易調(diào)變，金屬中心選擇范圍較廣，不同的金屬可以催化不同的類型的不對稱催化反應(yīng)等優(yōu)點，因此金屬氨基酸配合物作為手性催化劑的研究在逐步地發(fā)展，并取得了很好的結(jié)果。雙金屬復(fù)合氫氧化物又稱為水滑石(Layered Double Hydroxides，簡寫為LDHs) 是一種新型的多功能層狀材料。LDHs因具有獨特的組成和結(jié)構(gòu)特性，如其層狀結(jié)構(gòu)二維有序，其化學(xué)穩(wěn)定性良好，LDHs層板金屬離子可調(diào)變，層間陰離子具有可交換性，多種功能性陰離子都可通過離子交換進入層間，形成多種功能性復(fù)合材料。通過離子交換法將具有催化性能的金屬配合物引入LDHs層間，避免了共價修飾配體的繁瑣步驟，并且二維開放的層內(nèi)空間利于層間富集的催化劑分子發(fā)揮其催化活性，進而有助于反應(yīng)選擇性的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為首先通過共沉淀法或離子交換法制備手性L-氨基酸插層水滑石；將手性L-氨基酸插層水滑石剝離得到無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸；然后將其與金屬中心配合，用于多種類型的不對稱催化反應(yīng)中。本發(fā)明的提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法的具體步驟如下(1).制備手性L-氨基酸插層水滑石；(2).稱取步驟⑴制得的手性L-氨基酸插層水滑石0. 01 0. 03g于15 30mL的甲酰胺中進行剝離，通入N2交換0. 5 1. 5h后在20 30°C搖床中振蕩1 8天，振速為150 250rpm，得到澄清均一的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸的分散體系；(3).將無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸與金屬中心配合作為催化劑催化不對稱合成反應(yīng)。步驟(1)所述的制備手性L-氨基酸插層水滑石，采用共沉淀法，其具體步驟為a.分別配制0. 5 1. 5mol/L的硝酸鋅溶液、0. 5 1. 5mol/L的硝酸鋁溶液以及 1 25mol/L的氨水溶液；b.稱取手性L-氨基酸配制成50 100mmol/L溶液；c. N2保護下，將手性L-氨基酸溶液100 200mL、硝酸鋅溶液10 40mL、硝酸鋁溶液5 20mL和氨水溶液在攪拌下緩慢滴加到四口燒瓶中，氨水溶液的用量使體系pH值控制在8 12 ；d.溶液滴加結(jié)束后，N2保護25 40°C下繼續(xù)反應(yīng)6 12h，產(chǎn)物用去(X)2去離子水洗滌至pH = 7 8后，繼續(xù)用無水乙醇洗滌，離心，回收固體產(chǎn)物，在真空干燥箱中30 50°C干燥12 Mh，得到手性L-氨基酸插層水滑石，干燥條件下隔絕空氣保存。步驟(1)所述的制備手性L-氨基酸插層水滑石，采用離子交換法，其具體步驟為a.制備層間陰離子為N03_的水滑石前體；b.用濃度為l-25mol/L的氨水調(diào)pH值，配制得到濃度為0.005mol/L 0.30mol/ L，pH值為8 12的手性L-氨基酸鹽溶液；c.將10_20mL步驟b中配制的手性L-氨基酸鹽溶液與0. 10-0. 20g步驟a中制得的層間陰離子為N03_的水滑石前體在N2保護20 60°C下攪拌反應(yīng)12 48h，產(chǎn)物用去 CO2去離子水洗滌至pH = 7 8后，繼續(xù)用無水乙醇洗滌，固體產(chǎn)物經(jīng)離心后在30 50°C 下真空干燥，得到手性L-氨基酸插層水滑石，干燥條件下隔絕空氣保存。所述的層間陰離子為NO3-的水滑石前體的化學(xué)式為[M2YxM3+X(OH)2]x+(NCV)x ·πιΗ20，其中 M2+表示二價金屬陽離子，選自 Mg2+、Ni2+、Co2+、 &ι2+、Μη2+和Cu2+中的一種或幾種，優(yōu)選Mg2+、Zn2+和Ni2+中的一種或幾種；M3+表示三價金屬陽離子，選自Al3+、Cr3+、Fe3\ Ga3\ In3+中的一種或幾種，優(yōu)選Al3+ ；χ為Μ2+/ (Μ3++Μ2+)的摩爾比，0. 2彡χ彡0. 33 ；m為結(jié)晶水的數(shù)量，其取值范圍是0彡m彡2。所述的手性L-氨基酸具體為L-丙氨酸(ala)、L_絲氨酸(ser)、L_天冬氨酸(asp) 或L-谷氨酸(glu)。所述的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸的具體組成如下[M2+^xM3+,(OH)2]x+[(AaOb(XO3Od] · mH20，其中 M2+表示二價金屬陽離子，選自 Mg2+、 Ni2+、Co2+、Zn2+、Mn2+和Cu2+中的一種或幾種，優(yōu)選Mg2+、Zn2+和Ni2+中的一種或幾種；M3+ 表示三價金屬陽離子，選自Al3+、Cr3+、Fe3+、Ga3+、In3+中的一種或幾種，優(yōu)選Al3+ ；χ為M2+/ (Μ3++Μ2+)的摩爾比，0. 2彡X彡0. 33 ;Α表示手性L-氨基酸，具體為L-丙氨酸、L-絲氨酸、 L-天冬氨酸或L-谷氨酸，其中a為手性L-氨基酸陰離子所帶電荷數(shù)，a = 1或2，b為手性 L-氨基酸陰離子的數(shù)量；XCV—為手性L-氨基酸陰離子的共存陰離子，具體為硝酸根或碳酸根，c為共存陰離子所帶電荷數(shù)，c = 1或2，d為共存陰離子的數(shù)量；m表示結(jié)晶水的數(shù)量，
50. 1 ^m^ 0. 8 ；該分子式中 ab+cd = χ。所述的金屬中心為鋅、銅、鈷、釩、鈦、鐵中的一種或幾種，優(yōu)選鋅或釩。所述的不對稱合成反應(yīng)為不對稱aldol反應(yīng)，即使用無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸與鋅中心配合催化不對稱aldol反應(yīng)，其具體方法為向手性L-氨基酸插層水滑石在甲酰胺中剝離后得到的5-15mL無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸分散體系中加入0. 0033 0. 0165mmol的醋酸鋅或二乙基鋅，手性L-氨基酸與鋅元素的摩爾比為1 1 5 1，然后加入環(huán)己酮2.0 10. Ommol，對硝基苯甲醛0.011 0. 055mmol，25 40°C下反應(yīng)12 Mh ；向其中加入l_15mL的飽和食鹽水，然后乙酸乙酯萃取2 3次，并用無水硫酸鈉干燥0. 5 池，在減壓蒸餾下除去乙酸乙酯，用1 2mL的甲醇溶解得到的產(chǎn)品，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的對映選擇性。所述的不對稱合成反應(yīng)為不對稱環(huán)氧化反應(yīng)，即使用無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸與釩中心配合催化不對稱環(huán)氧化反應(yīng)，其具體方法為向手性L-氨基酸插層水滑石在甲酰胺中剝離后得到的5-15mL無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸分散體系中加入1 2mL 二氯甲烷，然后加入0. 01-0. 2Imol釩酸異丙酯或硫酸氧釩，手性L-氨基酸與釩元素的摩爾比為0.5 1 7 1，在0 20°C下攪拌2 4h，然后加入
0.2-2mL含0. 83 2. 33mmol特四丁基過氧化氫(TBHP)的二氯甲烷溶液和烯丙醇0. 55
1.55mmol，室溫攪拌8 48h，0. 5 3. OmL飽和亞硫酸鈉溶液終止反應(yīng)，無水乙醚萃取2 3次，無水硫酸鈉干燥0.5 2h，用乙酸乙酯與正己烷體積比為1 2 1 3的洗脫劑柱色譜分離得純品，計算產(chǎn)率，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的對映選擇性。本發(fā)明利用靜電作用將手性L-氨基酸引入二維有序的水滑石層間；在甲酰胺中實現(xiàn)手性L-氨基酸插層水滑石的剝離；將剝離得到的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸的體系與金屬中心配合，用于多種類型的不對稱催化反應(yīng)中促進反應(yīng)不對稱選擇性的提高。這種手性催化劑在與均相反應(yīng)相同的條件下，在保持相對高的產(chǎn)率同時，大大地提高了反應(yīng)產(chǎn)物的不對稱選擇性，得到光學(xué)純度較高的手性化合物。在相同時間內(nèi)， 催化不對稱aldol反應(yīng)時，同類均相催化劑催化反應(yīng)得到73%的產(chǎn)率和反式產(chǎn)物6%的 e. e.值，而采用本發(fā)明的方法得到相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)率和反式產(chǎn)物80%的e. e.值；在不對稱環(huán)氧化反應(yīng)中，同類均相催化劑催化得到99%的產(chǎn)率以及16% e.e.的順式產(chǎn)物和53% e. e.的反式產(chǎn)物，而選用本發(fā)明中無機類水滑石層板納米片作為L-氨基酸的取代基，則得到93%的產(chǎn)率和63% e. e.的順式產(chǎn)物和96% e. e.的反式產(chǎn)物。


圖1是手性L-氨基酸插層水滑石的XRD譜圖；(a) Zn-Al-ala-LDHs, (b) Zn-Al-ser-LDHs, (c)Zn-Al-asp-LDHs， (d)Zn-Al-NO3-LDHs, (e)Zn-Al-glu-LDHs。圖2是手性L-氨基酸插層水滑石及其剝離狀態(tài)的相片；(1) Zn-Al-ala-LDHs, (2) Zn-Al-ser-LDHs, (3)Zn-Al-asp-LDHs, (4)Zn-Al-glu-LDHs ； (a)在甲酰胺中的分散；(b)在甲酰胺中的剝離；(c)剝離體系的丁達爾效應(yīng)。
具體實施例方式實施例1
A.分別配制 0. 5M Zn (NO3) 2 · 6H20 溶液 20mL 和 0. 5M Al (NO3) 3 · 9H20 溶液 IOmL, 稱取L-丙氨酸制成50mM溶液IOOmL ；另配制IM的氨水溶液A2保護下，將L-丙氨酸溶液、 硝酸鋅溶液、硝酸鋁溶液和氨水溶液在攪拌下緩慢滴加到四口燒瓶中；用IM的氨水溶液控制體系PH在10 ；滴加結(jié)束后，N2保護40°C下反應(yīng)Mi ；離心，分別用去(X)2去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下真空干燥Mh，得到L-丙氨酸插層水滑石，記為Si-Al-ala-LDHs ；B.稱取制得的L-丙氨酸插層水滑石0. 03g于30mL的甲酰胺中，通入N2交換0. 5h， 在25°C搖床中振蕩1天，振速為200rpm，得到澄清均一的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-丙氨酸的分散體系，無機類水滑石層板納米片取代的手性L-丙氨酸的其具體組成如下[Zn2YxAl3+X (OH) 2]x+[(ala)b (NO3) d] · mH20, χ = 0· 39，b = 0. 13，d = 0· 26，m = 0. 42，密封留用。實施例2Α.分別配制 1. 5Μ Zn (NO3) 2 · 6Η20 溶液 IOmL 和 1. 5Μ Al (NO3) 3 · 9Η20 溶液 5mL,稱取L-絲氨酸配制成IOOmM溶液IOOmL ；另配制IM的氨水溶液；N2保護下，將L-絲氨酸溶液、 硝酸鋅溶液、硝酸鋁溶液和氨水溶液在攪拌下緩慢滴加到四口燒瓶中；用IM的氨水溶液控制體系PH在10 ；滴加結(jié)束后，N2保護40°C下反應(yīng)；離心，分別用去(X)2去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下真空干燥Mh，得到L-絲氨酸插層水滑石，記為Si-Al-ser-LDHs ；B.稱取制得的L-絲氨酸插層水滑石0. 02g于20mL的甲酰胺中，通入N2交換0. 5h， 在25°C搖床中振蕩3天，振速為200rpm，得到澄清均一的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-絲氨酸的分散體系，無機類水滑石層板納米片取代的手性L-絲氨酸的其具體組成如下[Zn2YxAl3+X (OH) 2]x+[ (Ser)b (NO3) J · mH20, χ = 0· 37，b = 0. 13，d = 0· 24，m = 0. 24，密封留用。實施例3A.分別配制 IM Zn (NO3) 2 · 6H20 溶液 40mL 和 IM Al (NO3) 3 · 9H20 溶液 20mL,稱取 L-天冬氨酸配制成IOOmM溶液IOOmL ；另配制IM的氨水溶液A2保護下，將L-天冬氨酸溶液、硝酸鋅溶液、硝酸鋁溶液和氨水溶液在攪拌下緩慢滴加到四口燒瓶中；用IM的氨水溶液控制體系pH在10 ；滴加結(jié)束后，N2保護40°C下反應(yīng)12h ；離心，分別用去(X)2去離子水和無水乙醇洗滌，室溫下真空干燥24h得到L-天冬氨酸插層水滑石，記為Si-Al-asp-LDHs ；B.稱取制得的L-天冬氨酸插層水滑石0. 03g于30mL的甲酰胺中，通入N2交換 0.證，在25°C搖床中振蕩3天，振速為200rpm，得到澄清均一的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-天冬氨酸的分散體系，無機類水滑石層板納米片取代的手性L-天冬氨酸的其具體組成如下[Zn2+^xAl3+, (OH) 2]x+ [ (asp2-)b (NO3O d] · mH20, χ = 0. 36，b = 0. 17，d = 0· 21，m = 0. 04，密封留用。實施例4Α.將 0. Olmol Zn(NO3)2 · 6Η20、0· 005mol Al (NO3)3 · 9H20 以及 0. 035mol 尿素加入 320mL去離子水中，溶解后轉(zhuǎn)入500mL三口燒瓶，攪拌加熱回流24h ；反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物抽濾， 用去離子水洗滌至pH為7，然后用乙醇洗滌一次使產(chǎn)物均勻分散，濾餅于60°C烘箱干燥得固體粉末，即為Si2AI-CO3-LDHS ；B.將得到 Si2AI-CO3-LDHs 0. 40g 加入到 400mL 1. 5mol/L 的 NaNO3 溶液中，然后加入0. 002mol濃HNO3, N2保護，室溫下攪拌晶化48h，反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物抽濾，用去離子水洗滌至PH為7，然后用乙醇洗滌一次使產(chǎn)物均勻分散，濾餅于25°C烘箱干燥得固體粉末，即為層間陰離子為NO3-的水滑石前體，記為Si-Al-NO3-LDHs,其化學(xué)式為[Zn2YxAl3+X(OH)2]X+(N(V)X · mH20, χ = 0. 33，m = 1. 2 ；C.用濃度為25mol/L的氨水調(diào)pH值，配制得到濃度為0. 086mol/L, pH值為10. 25 的手性L-氨基酸鹽溶液15mL ；加入步驟a中制得的層間陰離子為N03_的水滑石前體0. 19g， 在501于N2保護攪拌下反應(yīng)48h，產(chǎn)物用去(X)2水洗滌、用無水乙醇洗滌，離心，于25°C真空干燥，得到L-谷氨酸插層水滑石，記為Si-Al-glu-LDHs，然后在真空干燥條件下保存；D.稱取制得的L-谷氨酸插層水滑石0. 02g于30mL的甲酰胺中，通入N2交換0. 5h， 在30°C搖床中振蕩8天，振速為250rpm，得到澄清均一的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-谷氨酸的分散體系，無機類水滑石層板納米片取代的手性L-谷氨酸的其具體組成如下[Ζη^-χΑΙ3+,(OH)2]x+[(glu”b (CO廣)J · mH20, χ = 0· 40，b = 0. 17，d = 0· 03，m = 0. 78，密封留用。應(yīng)用實施例1量取環(huán)己酮407 μ LdP 2. Ommol，稱取對硝基苯甲醛 0. 0083g，即 0. 055mmol，IOmL 實施例4由L-谷氨酸插層水滑石制得的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-谷氨酸的分散體系，醋酸鋅Si (OAc)2 0. 0020g,即0. Ollmmol，在25°C下反應(yīng)12h ；反應(yīng)體系移入分液漏斗中，向其中加入5mL的飽和食鹽水，再加入15mL的乙酸乙酯進行萃??；水相中繼續(xù)加入5mL的去離子水，繼續(xù)用乙酸乙酯萃取洗滌兩次，每次15mL，用無水硫酸鈉干燥0.證，在減壓蒸餾下移去乙酸乙酯，用ImL的甲醇溶解得到的產(chǎn)品，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為 76 %，反式產(chǎn)物2-[羥基-(4-硝基-苯基)-甲基]-環(huán)己酮的e. e.值為72 %。對比實施例1量取環(huán)己酮407 μ L，即2. Ommol，稱取對硝基苯甲醛0. 0083g，即0. 055mmol，L-谷氨酸0. 055mmol，醋酸鋅0. Ollmmol，在25°C下反應(yīng)12h ；反應(yīng)體系移入分液漏斗中，向其中加入5mL的飽和食鹽水，再加入15mL的乙酸乙酯進行萃?。凰嘀欣^續(xù)加入5mL的去離子水，繼續(xù)用乙酸乙酯萃取洗滌兩次，每次15mL，用無水硫酸鈉干燥0. 5h,在減壓蒸餾下移去乙酸乙酯，用ImL的甲醇溶解得到的產(chǎn)品，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為72%，反式產(chǎn)物 2-[羥基-(4-硝基-苯基)-甲基]-環(huán)己酮的e. e.值為3 %。應(yīng)用實施例2量取環(huán)己酮407 μ L,即2. Ommol，稱取對硝基苯甲醛0. 0083g,即0. 055mmol, IOmL
實施例3由L-天冬氨酸插層水滑石制得的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-天冬氨酸的分散體系，醋酸鋅Zn (OAc)2O. 0020g，即0. Ollmmol，在25°C下反應(yīng)12h ；反應(yīng)體系移入分液漏斗中，向其中加入5mL的飽和食鹽水，再加入15mL的乙酸乙酯進行萃?。凰嘀欣^續(xù)加入5mL的去離子水，繼續(xù)用乙酸乙酯萃取洗滌兩次，每次15mL，用無水硫酸鈉干燥0. 5h， 在減壓蒸餾下移去乙酸乙酯，用ImL的甲醇溶解得到的產(chǎn)品，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為73 %，反式產(chǎn)物2-[羥基-(4-硝基-苯基)-甲基]-環(huán)己酮的e. e.值為80 %。
對比實施例2量取環(huán)己酮407 μ LJP 2. Ommol，稱取對硝基苯甲醛0. 0083g，即0. 055mmol，L-天冬氨酸0. 055mmol，醋酸鋅0. Ollmmol，在25°C下反應(yīng)12h ；反應(yīng)體系移入分液漏斗中，向其中加入5mL的飽和食鹽水，再加入15mL的乙酸乙酯進行萃??；水相中繼續(xù)加入5mL的去離子水，繼續(xù)用乙酸乙酯萃取洗滌兩次，每次15mL，用無水硫酸鈉干燥0. 5h,在減壓蒸餾下移去乙酸乙酯，用ImL的甲醇溶解得到的產(chǎn)品，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為73%，反式產(chǎn)物 2-[羥基-(4-硝基-苯基)_甲基]-環(huán)己酮的e.e.值為6%。應(yīng)用實施例3向?qū)嵤├?由L-丙氨酸插層水滑石制得的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-丙氨酸的分散體系21mL中加入ImL 二氯甲烷，加入釩酸異丙酯 (V0 (0-i-Pr) 3)0. 0104mmol，在 20°C下攪拌 2h，然后加入 0. 60mL，含 1. 59mmol TBHP 的二氯甲烷溶液和烯丙醇1. 05mmol，室溫攪拌520分鐘，ImL飽和Na2SO3終止反應(yīng)，無水乙醚萃取三次，無水Na2SO4干燥0. 5h，乙酸乙酯/正己烷=1/2洗脫劑柱色譜分離得純品，計算產(chǎn)率為93%，HPLC檢測反應(yīng)產(chǎn)物2，3-環(huán)氧，2-甲基-3-苯基-1-丙醇中順式產(chǎn)物的e. e.值為 63%，反式產(chǎn)物的e.e.值為96%。對比實施例3將L-丙氨酸0. 0210mmol加入到21mL甲酰胺中，再加入ImL 二氯甲烷，加入釩酸異丙酯(V0(0-i-Pr) 3)0. 0104mmol，在 20°C下攪拌 2h，然后加入 0. 60mL，含 1. 59mmol TBHP 的二氯甲烷溶液和烯丙醇1. 05mmol，室溫攪拌520分鐘，ImL飽和Na2SO3終止反應(yīng)，無水乙醚萃取三次，無水Na2SO4干燥0. 5h，乙酸乙酯/正己烷=1/2洗脫劑柱色譜分離得純品， 計算產(chǎn)率為93%，HPLC檢測反應(yīng)產(chǎn)物2，3-環(huán)氧，2-甲基-3-苯基-1-丙醇中順式產(chǎn)物的 e.e.值為63%，反式產(chǎn)物的e.e.值為96%。應(yīng)用實施例4向?qū)嵤├?由L-絲氨酸插層水滑石制得的無機類水滑石層板納米片取代的手性 L-絲氨酸的分散體系19mL中加入ImL二氯甲烷，加入硫酸氧釩(VOSO4) 0. 0210mmol,在20°C 下攪拌2h，然后加入0. 60mL，含1. 59mmol TBHP的二氯甲烷溶液和烯丙醇1. 05mmol，室溫攪拌12h，2mL飽和Na2SO3終止反應(yīng)，無水乙醚萃取三次，無水Na2SO4干燥0. 5h，乙酸乙酯/ 正己烷=1/2洗脫劑柱色譜分離得純品，計算產(chǎn)率為93%，HPLC檢測反應(yīng)產(chǎn)物2，3-環(huán)氧， 2-甲基-3-苯基-1-丙醇中順式產(chǎn)物的e.e.值為60%，反式產(chǎn)物的e. e.值為99%。對比實施例4將L-絲氨酸0. 0210mmol加入到19mL甲酰胺中，再加入ImL 二氯甲烷，加入硫酸氧釩(VOSO4)0. 0210mmol，在 20°C下攪拌 2h，然后加入 0. 60mL，含 1. 59mmol TBHP 的二氯甲烷溶液和烯丙醇1. 05mmol，室溫攪拌12h，3mL飽和Na2SO3終止反應(yīng)，無水乙醚萃取三次，無水Na2SO4干燥0. 5h，乙酸乙酯/正己烷=1/2洗脫劑柱色譜分離得純品，計算產(chǎn)率為81 %， HPLC檢測反應(yīng)產(chǎn)物2，3-環(huán)氧，2-甲基-3-苯基-1-丙醇中順式產(chǎn)物的e. e.值為23%，反式產(chǎn)物的e.e.值為14%。
權(quán)利要求
1.一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，其具體方法步驟如下(1).制備手性L-氨基酸插層水滑石；(2).稱取步驟(1)制得的手性L-氨基酸插層水滑石0.01 0. 03g于15 30mL的甲酰胺中進行剝離，通入N2交換0. 5 1. 5h后在20 30°C搖床中振蕩1 8天，振速為 150 250rpm，得到澄清均一的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸的分散體系；(3).將無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸與金屬中心配合作為催化劑催化不對稱合成反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，步驟(1)所述的制備手性L-氨基酸插層水滑石，采用共沉淀法，其具體步驟為a.分別配制0.5 1. 5mol/L的硝酸鋅溶液、0. 5 1. 5mol/L的硝酸鋁溶液以及1 25mol/L的氨水溶液；b.稱取手性L-氨基酸配制成50 lOOmmol/L溶液；c.N2保護下，將手性L-氨基酸溶液100 200mL、硝酸鋅溶液10 40mL、硝酸鋁溶液 5 20mL和氨水溶液在攪拌下緩慢滴加到四口燒瓶中，氨水溶液的用量使體系pH值控制在 8 12 ；d.溶液滴加結(jié)束后，N2保護25 40°C下繼續(xù)反應(yīng)6 12h，產(chǎn)物用去(X)2去離子水洗滌至PH = 7 8后，繼續(xù)用無水乙醇洗滌，離心，回收固體產(chǎn)物，在真空干燥箱中30 50°C 干燥12 Mh，得到手性L-氨基酸插層水滑石，干燥條件下隔絕空氣保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，步驟(1)所述的制備手性L-氨基酸插層水滑石，采用離子交換法，其具體步驟為a.制備層間陰離子為NO3-的水滑石前體；b.用濃度為l_25mol/L的氨水調(diào)pH值，配制得到濃度為0.005mol/L 0. 30mol/L, pH 值為8 12的手性L-氨基酸鹽溶液；c.將10-20mL步驟b中配制的手性L-氨基酸鹽溶液與0.10-0. 20g步驟a中制得的層間陰離子為NO3-的水滑石前體在N2保護20 60°C下攪拌反應(yīng)12 48h，產(chǎn)物用去CO2去離子水洗滌至PH = 7 8后，繼續(xù)用無水乙醇洗滌，固體產(chǎn)物經(jīng)離心后在30 50°C下真空干燥，得到手性L-氨基酸插層水滑石，干燥條件下隔絕空氣保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，所述的層間陰離子為NO3-的水滑石前體的化學(xué)式為[M2YxM3+X(OH)2]x+(NCV)x ·πιΗ20，其中 M2+ 表示二價金屬陽離子，選自 Mg2+、Ni2+、Co2+、ai2+、 Mn2+和Cu2+中的一種或幾種，優(yōu)選Mg2+、Zn2+和Ni2+中的一種或幾種；M3+表示三價金屬陽離子，選自Al3+、Cr3+、Fe3\ Ga3\ In3+中的一種或幾種，優(yōu)選Al3+ ；χ為Μ2+/(Μ3++Μ2+)的摩爾比， 0. 2 ^ χ ^ 0. 33 ;m為結(jié)晶水的數(shù)量，其取值范圍是0彡m彡2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，所述的手性L-氨基酸具體為L-丙氨酸、L-絲氨酸、L-天冬氨酸或L-谷氨酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，所述的無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸的具體組成如下[M2VXM3+X (OH) 2]x+ [ (AaO b (XO3cO J · mH20，其中 M2+ 表示二價金屬陽離子，選自 Mg2+、Ni2+、 Co2\Zn2\Mn2+和Cu2+中的一種或幾種，優(yōu)選Mg2+、Zn2+和Ni2+中的一種或幾種；M3+表示三價金屬陽離子，選自Al3+、Cr3+、i^3+、(;a3+、In3+中的一種或幾種，優(yōu)選Al3+ ；χ為Μ2+/ (Μ3++Μ2+)的摩爾比，0. 2 < χ < 0. 33 ；A表示手性L-氨基酸，具體為L-丙氨酸、L-絲氨酸、L-天冬氨酸或 L-谷氨酸，其中a為手性L-氨基酸陰離子所帶電荷數(shù)，a = 1或2，b為手性L-氨基酸陰離子的數(shù)量；為手性L-氨基酸陰離子的共存陰離子，具體為硝酸根或碳酸根，c為共存陰離子所帶電荷數(shù)，c = 1或2，d為共存陰離子的數(shù)量；m表示結(jié)晶水的數(shù)量，0. l^m^O.8； 該分子式中ab+cd = X0
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，所述的金屬中心為鋅、銅、鈷、釩、鈦、鐵中的一種或幾種，優(yōu)選鋅或釩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，所述的不對稱合成反應(yīng)為不對稱aldol反應(yīng)，即使用無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸與鋅中心配合催化不對稱aldol反應(yīng)，其具體方法為向手性L-氨基酸插層水滑石在甲酰胺中剝離后得到的5-15mL無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸分散體系中加入0. 0033 0. 0165mmol的醋酸鋅或二乙基鋅，手性L-氨基酸與鋅元素的摩爾比為1 1 5 1，然后加入環(huán)己酮2.0 10. Ommol，對硝基苯甲醛0.011 0.055mmol,25 40°C下反應(yīng)12 Mh ；向其中加入l_15mL的飽和食鹽水，然后乙酸乙酯萃取2 3次，并用無水硫酸鈉干燥0. 5 池，在減壓蒸餾下除去乙酸乙酯，用1 2mL的甲醇溶解得到的產(chǎn)品，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的對映選擇性。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，其特征在于，所述的不對稱合成反應(yīng)為不對稱環(huán)氧化反應(yīng)，即使用無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸與釩中心配合催化不對稱環(huán)氧化反應(yīng)，其具體方法為向手性L-氨基酸插層水滑石在甲酰胺中剝離后得到的5-15mL無機類水滑石層板納米片取代的手性L-氨基酸分散體系中加入1 2mL 二氯甲烷，然后加入0. 01-0. 2Imol釩酸異丙酯或硫酸氧釩， 手性L-氨基酸與釩元素的摩爾比為0.5 1 7 1，在0 20°C下攪拌2 4h，然后加入0. 2-2mL含0. 83 2. 33mmol特四丁基過氧化氫的二氯甲烷溶液和烯丙醇0. 55 .1.55mmol，室溫攪拌8 48h，0. 5 3. OmL飽和亞硫酸鈉溶液終止反應(yīng)，無水乙醚萃取2 3次，無水硫酸鈉干燥0.5 2h，用乙酸乙酯與正己烷體積比為1 2 1 3的洗脫劑柱色譜分離得純品，計算產(chǎn)率，HPLC中檢測反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的對映選擇性。
全文摘要
一種提高多相不對稱催化活性和不對稱選擇性的方法，屬于催化不對稱有機合成技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的制備方法為首先通過共沉淀法或離子交換法制備L-氨基酸插層水滑石；將L-氨基酸插層水滑石剝離得到無機層板納米片取代的L-氨基酸；將得到的無機水滑石納米片取代的L-氨基酸與金屬中心配合，然后用于多種類型的不對稱催化反應(yīng)中，結(jié)果促進了反應(yīng)不對稱選擇性的提高。在與均相反應(yīng)相同的條件下，在保持相對高的產(chǎn)率同時，使用本方法大大地提高了反應(yīng)產(chǎn)物的不對稱選擇性，得到光學(xué)純度較高的手性化合物。
文檔編號C07B53/00GK102274754SQ201110162128
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者何靜, 師慧敏, 王玖釗 申請人:北京化工大學(xué)