專利名稱：手性二胺-金屬配合物多相催化劑及制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多相催化劑，具體地說，涉及一種通過磁性納米粒 子固載和回收手性二胺-金屬配合物的多相催化劑。 本發(fā)明還涉及上述多相催化劑的制備方法。
本發(fā)明還涉及上述多相催化劑在不對稱氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，人們對單一對映體手性化合物的需求巨大并且呈逐年遞增
的趨勢
。而光學(xué)活性醇和胺是醫(yī)藥、農(nóng) 藥和精細(xì)化學(xué)品等領(lǐng)域的重要中間體。光學(xué)活性醇和胺分別可以通過還 原酮和亞胺官能團(tuán)制備。早期是通過手性膦配體氫化的方法制備[Chem. Rev. 103 (2003) 3029],但是這類配體制備繁瑣，操作難度大，對氧氣敏 感， 一般需要較高的壓力，在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中受到限制。自從Noyori在 1995發(fā)現(xiàn)了手性二胺配體還原酮和亞胺的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)后[J. Am. Chem. Soc. 118(1996)2521; J.Am. Chem. Soc. 118(1996)4916]，這類配體制備簡單， 反應(yīng)操作方便，成為近年來制備光學(xué)活性醇和光學(xué)活性胺的最重要的催 化劑之一。但是與其他均相催化反應(yīng)一樣，該反應(yīng)體系存在產(chǎn)物與催化 劑不易分離、產(chǎn)物不易純化及催化劑難以回收等缺點(diǎn)，其工業(yè)應(yīng)用仍然 受到一定的限制。
相對而言，多相不對稱催化不但具備產(chǎn)物與催化劑容易分離、產(chǎn)物容 易純化等優(yōu)點(diǎn)之外，而且還具備催化劑可以回收再利用的優(yōu)勢。因此近 年來催化劑的多相化逐漸引起各國科學(xué)家的重視。人們針對該體系做了
大量的改進(jìn)工作，其中肖建良等利用PEG固載手性二胺配體取得了良好 的效果[Org. Lett. 6 (2004) 3321]，但是在催化劑回收時要加入大量的有機(jī) 溶劑(如乙醚等)結(jié)晶出催化劑，對環(huán)境不友好且耗費(fèi)時間。涂永強(qiáng)等利用 大孔的二氧化硅固載手性二胺配體[Org. Lett. 6 (2004) 169],也取得了較 好的效果，但是由于二氧化硅本身的表面性質(zhì)和孔的限制，在反應(yīng)中受 到底物擴(kuò)散的限制。其他一些利用聚合物來固載二胺催化劑也取得了一 定效果[J. Org. Chem. 69 (2004) 5405]，但是在反應(yīng)活性和手性誘導(dǎo)能力上 不盡如人意，同時存在聚合物自身的一些缺陷(催化劑活性中心與底物難 接觸，聚合物容易溶脹而使過濾洗滌變得相對繁瑣)。同時人們也嘗試?yán)?用液液兩相來回收利用催化劑[WO 2005/075073],但是這些催化劑水溶 性太好，與反應(yīng)底物接觸困難，從而會降低反應(yīng)速率，同時萃取操作不 可避免會造成催化劑損失。
而納米磁性材料具有超磁性質(zhì)，具有體積小，比表面大。表面性質(zhì) 易于調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，利用磁場可以方便的控制磁性納米粒子，所以磁性納 米粒子在固載酶、生物傳感器、靶向藥物釋放等方面得到了廣泛的應(yīng)用 [Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004) 6042],國內(nèi)也在利用磁性納米粒子緩釋 藥物[CN200410002030.2]提取DNA[CN02139818.6]等方面進(jìn)行了有益的 研究。而利用磁性納米粒子回收和循環(huán)利用手性金屬配合物催化劑最近 三年也在國外開始發(fā)展起來[J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 12486; J. Am.Soc. Chem. 128 (2006) 5279]，而國內(nèi)還沒有這方面的工作。
綜上所述，利用磁性納米粒子回收金屬配合物催化劑是一種簡便易行 的方法，同時磁性納米粒子表面性質(zhì)易于調(diào)控，可以滿足不同的反應(yīng)條 件，相對以前的方法，具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢-

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種手性二胺-金屬配合物多相催化劑。 本發(fā)明的又一目的在于提供制備上述多相催化劑的方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的手性二胺-金屬配合物多相催化劑，
組成為磁性納米粒子表面覆蓋一層載體，載體表面固載手性二胺-金屬 配合物，其結(jié)構(gòu)如下式
R1
R3,*NH 、x
so2
R2
磁性納米粒子
式中RLRS相互獨(dú)立； R^H、 CVC^的烷基或芳基；
R^直接連接硫原子與載體單鍵或含CVC^和雜原子的有機(jī)基團(tuán); R^(VC,。的烷基或芳基；
手性二胺為1R、 2R或1S、 2S構(gòu)型；
乙=芳基或含CVq烷基取代基的芳香性化合物；
乂=鹵素原子；
M=Rh、 Ru或Ir;
磁性納米粒子結(jié)構(gòu)式為FeP4或Y-Fe^3; 載體為無機(jī)材料或有機(jī)無機(jī)雜化孔壁材料。 本發(fā)明提供的制備上述多相催化劑的方法，其步驟為
(a) 利用共沉淀法制備磁性納米粒子；
(b) 向步驟a制備的納米磁性粒子中加入穩(wěn)定劑；所述的穩(wěn)定劑為含 鄰二雙酚取代基的芳基化合物、聚乙烯吡咯烷酮、C15-C18烷基或烯烴的 羧酸；
(c) 利用溶膠凝膠方法在步驟b中的磁性納米粒子表面覆蓋載體；所 述的載體為無機(jī)材料或有機(jī)無機(jī)雜化孔壁材料；
(d) 將步驟c的產(chǎn)物在有機(jī)溶液中回流固載手性二胺配體；
(e) 將步驟d的產(chǎn)物溶解，加入金屬前驅(qū)體，得到目標(biāo)產(chǎn)物；所述的 金屬前驅(qū)體結(jié)構(gòu)式為2(L-對甲基異丙基苯)2.5nmo1溶于2 mlH20，超聲30min并攪拌 30min，生成本發(fā)明的多相催化劑手性二胺-金屬催化劑。
實(shí)施例2:多相催化劑用于不對稱氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)
在實(shí)施例1步驟6制備的多相催化劑中加入0.5mmo1苯乙酮、340mg NaCOOH于40°C反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵吸附除去固體催化劑(見圖3)， 濾液柱層析純化后以氣相色譜儀分析轉(zhuǎn)化率和對映體選擇性(全甲基化的 p-環(huán)糊精手性毛細(xì)管色譜柱)，結(jié)果見表l。
實(shí)施例3:多相手性催化劑用于苯乙酮不對稱氫轉(zhuǎn)移反應(yīng) 實(shí)施例1制備的多相催化劑，加入0.5mmol苯乙酮、0.13mlHCOOH， 0.37ml Et3N于40。C反應(yīng)，結(jié)果見表1 。
實(shí)施例4:多相手性催化劑用于苯乙酮不對稱氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)
實(shí)施例1制備的多相催化劑，加入0.5 mmol苯乙酮，340 mg
NaCOOH , 80lamol三甲基十六烷基溴化銨于40。C反應(yīng)，結(jié)果見表l。
實(shí)施例5:多相手性催化劑用于6,7-二甲氧基-1-甲基-3,4-二氫異喹啉 不對稱氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)
將含有5pmo1手性二胺配體的多相催化劑和[Ru(^L]2(I^對甲基異丙 基苯)2.5pmol溶于1 mlCH2Cl2，超聲30min并攪拌30min，加入0.5mmo1 6,7-二甲氧基-1-甲基-3,4-二氫異喹啉，0.10ml HCOOH， 0.15ml Et3N于40°C 反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵吸附除去固體催化劑，產(chǎn)率以核磁分析，濾液 硅膠柱純化后用液相色譜儀分析對映體選擇性(Chimlcel OD-H色譜柱)， 結(jié)果見表3。
實(shí)施例6:苯乙酮循環(huán)使用性能示例。
實(shí)施例1制備的多相催化劑，加入0.5 mmol苯乙酮、80pmOl三甲 基十六垸基溴化銨，340 mg NaCOOH于40°C反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵 吸附催化劑，用CH^l2洗滌固體催化劑后再用于下一次反應(yīng)，結(jié)果見表 2o
實(shí)施例7: 6，7-二甲氧基-1-甲基-3,4-二氫異喹啉循環(huán)使用性能示例 實(shí)施例1制備的多相催化劑，力H入0.5mmo1 6,7-二甲氧基-1-甲基-3，4-二氫異喹啉、0.10mlHCOOH， 0.15 ml Et3N于40°C反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用 磁鐵吸附催化劑，用CH2C^洗滌固體催化劑后再用于下一次反應(yīng)，結(jié)果 見表3。
權(quán)利要求
1、一種手性二胺-金屬配合物多相催化劑，組成為磁性納米粒子表面覆蓋一層載體，載體表面固載手性二胺-金屬配合物，其結(jié)構(gòu)如下式id="icf0001" file="A2006101144000002C1.gif" wi="52" he="58" top= "50" left = "71" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>式中R1-R3相互獨(dú)立；R1＝H、C1-C10的烷基或芳基；R2＝直接連接硫原子與載體單鍵或含C1-C16和雜原子的有機(jī)基團(tuán)；R3＝C1-C10的烷基或芳基；手性二胺為1R、2R或1S、2S構(gòu)型；L＝芳基或含C1-C3烷基取代基的芳香性化合物；X＝鹵素原子；M＝Rh、Ru或Ir；磁性納米粒子結(jié)構(gòu)式為Fe3O4或γ-Fe2O3；載體為無機(jī)材料或有機(jī)無機(jī)雜化孔壁材料。
2、制備權(quán)利要求1所述手性二胺-金屬配合物多相催化劑的方法，其步驟為(a) 利用共沉淀法制備磁性納米粒子；(b) 向步驟a制備的納米磁性粒子中加入穩(wěn)定劑；所述的穩(wěn)定劑為含鄰 二雙酚取代基的芳基化合物、聚乙烯吡咯烷酮、C,5-C'8烷基或烯烴的羧酸;(C)利用溶膠凝膠方法在步驟b中的磁性納米粒子表面覆蓋載體；所述 的載體為無機(jī)材料或有機(jī)無機(jī)雜化孔壁材料；(d) 將步驟C的產(chǎn)物在有機(jī)溶液中回流固載手性二胺配體；(e) 將步驟d的產(chǎn)物溶解，加入金屬前驅(qū)體，得到目標(biāo)產(chǎn)物；所述的金 屬前驅(qū)體結(jié)構(gòu)式為其中，M=Rh、 Ru或Ir; 乂=鹵素原子；！^芳基或含C廣C3烷基取代基的 芳香性化合物；m=2、 3; n=0、 1; p=l、 2。
3、 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟a制備的磁性納米粒子 結(jié)構(gòu)式為Fe304或Y-Fe203，平均粒徑為5 20nm。
4、 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟c中的載體為無機(jī)二 氧化硅材料、有機(jī)-無機(jī)雜化孔壁的含硅材料、有機(jī)基團(tuán)修飾過的無機(jī)二氧 化硅載體、有機(jī)不溶性和可溶性聚合物。
5、 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟e中的有機(jī)溶劑為甲 苯或三氯甲烷。
6、 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，步驟e中金屬前驅(qū)體L所表 示的芳基或含CrC3烷基取代基的芳香性化合物，分子式如下<formula>formula see original document page 3</formula>
7、 權(quán)利要求1所述的多相催化劑在酮或亞胺不對稱氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)中的應(yīng)用。
8、 如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用,，其中，反應(yīng)底物酮的分子式為o其中W與rS相互獨(dú)立，為Q-d。和含雜原子的垸基或芳基。
9、 如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用,，其中，反應(yīng)底物亞胺的分子式為其中r6、 r7、 rs、 r9、 r10、 r11、 r12、 r'3和r"相互獨(dú)立，為C廣C,。和含雜原子的烷基或芳基。
全文摘要
一種手性二胺-金屬配合物多相催化劑及制備方法(a)利用共沉淀法制備磁性納米粒子；(b)向步驟a制備的納米磁性粒子中加入穩(wěn)定劑；所述的穩(wěn)定劑為含鄰二雙酚取代基的芳基化合物、聚乙烯吡咯烷酮、C₁₅-C₁₈烷基或烯烴的羧酸；(c)利用溶膠凝膠方法在步驟b中的磁性納米粒子表面覆蓋載體；所述的載體為無機(jī)材料或有機(jī)無機(jī)雜化孔壁材料；(d)在步驟c的產(chǎn)物表面固載手性二胺配體；(e)將步驟d的產(chǎn)物溶解，加入金屬前驅(qū)體，得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明的多相催化劑制法簡單，反應(yīng)操作方便，通過用磁鐵吸附很容易回收和循環(huán)利用催化劑。催化劑經(jīng)過多次循環(huán)使用仍能保持催化劑活性和手性選擇性。
文檔編號B01J31/16GK101176853SQ200610114400
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者張艷梅, 軍 李, 燦 李 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所