本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑及制備方法。

背景技術(shù)：

1、螺旋結(jié)構(gòu)是一種復雜的拓撲結(jié)構(gòu)，但本質(zhì)上還是一種不對稱的手性結(jié)構(gòu)。在大自然中，無論是在宏觀的動植物，還是微觀的分子體系，螺旋結(jié)構(gòu)都廣泛存在。大到蝸牛的背部、彈簧草的莖葉；小到生物體內(nèi)蛋白質(zhì)、dna等，生物大分子均具有螺旋結(jié)構(gòu)，受到自然界螺旋結(jié)構(gòu)分子特殊功能的啟發(fā)，化學家們嘗試模仿自然、人工合成的螺旋聚合物種類及功能日益豐富，應用領(lǐng)域也越來越廣泛。

2、手性螺旋聚合物因其具有光學活性，所以在手性識別、手性分離、手性傳感、不對稱催化及液晶材料等領(lǐng)域都有廣泛的應用。不對稱催化反應是在分子中構(gòu)建手性中心的重要方法之一，在藥物中間體及天然產(chǎn)物合成過程中均有廣泛應用。傳統(tǒng)的不對稱催化劑主要有金屬和手性配體、酶、及有機小分子三種體系。與不對稱金屬催化和酶催化相比，有機小分子催化具有反應條件溫和、無過渡金屬殘留和底物適用范圍廣泛的優(yōu)點，但不足之處是有機小分子催化劑的用量一般比較大且難以回收利用。為了彌補有機催化的不足，許多化學工作者近年來發(fā)展了負載有機催化劑的不對稱催化體系。與硅膠及聚合物等傳統(tǒng)的載體相比，螺旋聚合物作為有機小分子催化劑的載體具有很多優(yōu)點：適當結(jié)構(gòu)的螺旋高分子可以為不對稱反應提供小分子所沒有的微環(huán)境，從而能夠調(diào)控反應的立體選擇性；聚合物的螺旋主鏈和具有催化功能的側(cè)基協(xié)同作用，可以進一步提高小分子催化劑的催化效率；螺旋聚合物因其分子量大，很容易與反應體系分離，實現(xiàn)催化劑的循環(huán)使用。

3、脯氨酸作為應用廣泛的有機不對稱催化劑之一，可用于高效催化不對稱醛酮加成等反應。但部分氨基酸肽衍生物存在催化反應活性及反應立體選擇性不高等不足，因此制備脯氨酸二肽修飾的高活性螺旋聚異腈催化劑，通過聚合物主鏈螺旋結(jié)構(gòu)與側(cè)基催化位點的協(xié)同作用共同催化使得催化效果達到一加一大于二的效果，提高其反應活性及立體選擇性具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑及制備方法，其操作簡單，合成簡便，在催化不對稱aldol(羥醛縮合)及michael(邁克爾)加成反應中都有很大的潛在應用價值。

2、在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑。根據(jù)本發(fā)明的實施例，結(jié)構(gòu)式如下：

3、

4、其中，n＝50～250。

5、在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，包括以下步驟：

6、(1)將脯氨酸二肽修飾的異腈單體和pd(ii)催化劑進行反應，然后離心分離得到固體產(chǎn)物；

7、(2)將所得固體產(chǎn)物洗滌、干燥，再加入三氟乙酸中進行反應，然后洗滌濃縮得到粗產(chǎn)物；

8、(3)將所得粗產(chǎn)物洗滌、干燥，即得所述由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑。

9、由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的合成路線如下：

10、

11、其中，

12、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

13、在本發(fā)明的一些實施例中，所述步驟(1)中，脯氨酸二肽修飾的異腈單體的結(jié)構(gòu)式如下：

14、

15、在本發(fā)明的一些實施例中，所述脯氨酸二肽修飾的異腈單體的制備方法包括以下步驟：在n2氛圍下，將物質(zhì)的量比為1:2～4:4～6的五氟苯酚異腈、三段脯氨酸鏈、4-二甲氨基吡啶在無水四氫呋喃中進行攪拌反應，反應完全后，將反應混合液依次用水、飽和碳酸氫鈉溶液、飽和氯化鈉溶液洗滌，合并有機相，有機相用無水硫酸鈉干燥后抽濾，濾液旋干，得到粗產(chǎn)物，粗產(chǎn)物使用柱色譜分離，收集產(chǎn)物，干燥后即得所述的脯氨酸二肽修飾的異腈單體。

16、脯氨酸二肽修飾的異腈單體的合成路線如下：

17、

18、在本發(fā)明的一些實施例中，所述反應在油浴鍋中進行，反應溫度為55～60℃，反應時間為8～12h。

19、在本發(fā)明的一些實施例中，所述柱色譜分離采用的淋洗劑為體積比為50～30:1的乙酸乙酯和甲醇。

20、在本發(fā)明的一些實施例中，所述步驟(1)中，pd(ii)催化劑和脯氨酸二肽修飾的異腈單體的摩爾計量比為1.0：50.0～250.0，pd(ii)催化劑用干燥氯苯進行溶解，然后與脯氨酸二肽修飾的異腈單體進行反應，反應結(jié)束后的混合液加入乙醚中進行離心分離，反應溫度為55～60℃，反應時間為8～12h。

21、在本發(fā)明的一些實施例中，所述步驟(2)中，所得固體產(chǎn)物利用乙醚進行洗滌，反應結(jié)束后的混合液利用氫氧化銨洗滌，三氟乙酸與固體產(chǎn)物的摩爾計量比為1.0：5.0～10.0，室溫反應6～12h。

22、在本發(fā)明的一些實施例中，所述步驟(3)中，所得粗產(chǎn)物利用乙醚進行洗滌。

23、在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提出了一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的應用。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑用于催化不對稱aldol及michael加成反應。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、本發(fā)明首先通過直接合成法得到脯氨酸二肽修飾的異腈單體，然后使用pd(ii)催化劑引發(fā)其活性聚合得到了由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈，在通過脫去叔丁氧羰基保護基團得到脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑。本發(fā)明創(chuàng)新性地以活性可控聚合的方式獲得脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚合物。并且本發(fā)明具有手性螺旋聚合物合成簡單，分子量及分子量分布可控，實驗條件溫和，原料來源廣泛，所制備聚合物在催化不對稱aldol及michael加成反應中都有很大的潛在應用價值。

技術(shù)特征：

1.一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑，其特征在于，結(jié)構(gòu)式如下：

2.一種權(quán)利要求1所述的由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中，脯氨酸二肽修飾的異腈單體的結(jié)構(gòu)式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于，所述脯氨酸二肽修飾的異腈單體的制備方法包括以下步驟：在n2氛圍下，將物質(zhì)的量比為1:2～4:4～6的五氟苯酚異腈、三段脯氨酸鏈、4-二甲氨基吡啶在無水四氫呋喃中進行攪拌反應，反應完全后，將反應混合液依次用水、飽和碳酸氫鈉溶液、飽和氯化鈉溶液洗滌，合并有機相，有機相用無水硫酸鈉干燥后抽濾，濾液旋干，得到粗產(chǎn)物，粗產(chǎn)物使用柱色譜分離，收集產(chǎn)物，干燥后即得所述的脯氨酸二肽修飾的異腈單體。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于：所述反應在油浴鍋中進行，反應溫度為55～60℃，反應時間為8～12h。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于：所述柱色譜分離采用的淋洗劑為體積比為50～30:1的乙酸乙酯和甲醇。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中，pd(ii)催化劑和脯氨酸二肽修飾的異腈單體的摩爾計量比為1.0：50.0～250.0，pd(ii)催化劑用干燥氯苯進行溶解，然后與脯氨酸二肽修飾的異腈單體進行反應，反應結(jié)束后的混合液加入乙醚中進行離心分離，反應溫度為55～60℃，反應時間為8～12h。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，所得固體產(chǎn)物利用乙醚進行洗滌，反應結(jié)束后的混合液利用氫氧化銨洗滌，三氟乙酸與固體產(chǎn)物的摩爾計量比為1.0：5.0～10.0，室溫反應6～12h。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，所得粗產(chǎn)物利用乙醚進行洗滌。

10.一種權(quán)利要求1所述的由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑的應用，其特征在于：所述由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑用于催化不對稱aldol及michael加成反應。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種由脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑及制備方法，所述催化劑的結(jié)構(gòu)式如下：其中，n＝50～250。所述制備方法如下，通過三段脯氨酸鏈與五氟苯酚異腈進行酯交換制備單體，并將該單體用Pd(II)催化劑引發(fā)其活性聚合制備手性螺旋聚合物，再脫去叔丁氧羰基保護基團制備具有催化功能的手性螺旋聚異腈催化劑。本發(fā)明制備的脯氨酸二肽修飾的手性螺旋聚異腈催化劑可由相應單體活性可控聚合制備，分子量可控，分子量分布較窄，可用于催化不對稱Aldol及Michael加成等反應，其制備方法簡單環(huán)保，收率高。

技術(shù)研發(fā)人員：周麗,黃文剛,韓超凡,孫雪成,鄒輝
受保護的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19