[發明專利]一種負載手性咪唑鹽催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201010133663.2
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN101791574A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 王磊;李品華
• 申請（專利權）人: 淮北煤炭師范學院
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C07B53/00;C07C201/12;C07C205/45;C07C205/44;C07C253/30;C07C255/56;C07D317/54;C07D333/22;C07D309/30;C07D335/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 吳啟運

一、技術領域

本發明涉及一種負載型催化劑及其制備方法，確切的說是一種負載手性咪唑鹽催化劑及其制備方法。

二、背景技術

醛、酮和α，β-不飽和硝基化合物不對稱加成產物是重要的有機合成中間體，并且它們的衍生物都具有重要的生理活性，廣泛應用于醫藥、農藥、日用化工、材料等許多精細化學品生產領域。其傳統的制備方法主要采用手性金屬配合物催化醛、酮和α，β-不飽和硝基化合物不對稱加成反應。近年來，人們發現手性胺及其衍生物對這類反應有良好的催化效果。但是手性金屬配合物及手性有機小分子的價格都比較昂貴，生產過程中大量手性催化劑的使用必然會增加生產成本，并且會增大產品分離難度，金屬及其它助劑的排放會污染環境，破壞生態系統，危害人類健康。基于現有技術中存在的弊端，極有必要加以改進。

三、發明內容

本發明旨在為醛酮與α，β-不飽和硝基化合物不對稱加成反應提供手性咪唑鹽催化劑，所要解決的技術問題是催化劑可回收循環使用。

本發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)負載到載體上制備出負載型催化劑以實現循環使用。具體的說就是將手性咪唑催化劑負載到表面修飾有芐氯的功能化樹脂(下稱芐氯樹脂)上制備負載手性咪唑鹽催化劑，本催化劑有以下化學式：

式中X^-選自氯離子(Cl^-)、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脂為原料，包括接枝、脫保護基(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脂在無水甲苯溶劑中于75～85℃下反應22～26小時，使手性咪唑通過芐基接枝到載體樹脂上，固液分離后洗滌樹脂，所述的脫保護基(Boc)就是將洗滌后的樹脂在體積比為1∶1或2∶1的三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶劑中室溫下攪拌2～4小時以脫去羧基保護基(-Boc)，固液分離后洗滌樹脂，并干燥便得到陰離子(X^-)為氯離子的負載手性咪唑鹽催化劑，反應式如下：

陰離子交換在體積比為9∶1的乙腈與丙酮混合溶劑中進行，即在混合溶劑中加入四氟硼酸鈉或鉀，再加入上述負載型催化劑充分攪拌后分離，即得到陰離子為四氟硼酸根的負載型催化劑，交換六氟磷酸根亦然。

所述商品化的芐氯樹脂芐氯的負載量為1.5mmol/g，元素分析測得手性咪唑的負載量為1.0～1.3mmol/g。

所述的載體除已商品化的芐氯樹脂外，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(質量濃度為60～70％)和濃硫酸(質量濃度為98％)的混合酸于130～150℃下攪拌反應22～24小時，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1∶6～10。

2.將處理過的硅膠與4-三氯硅基芐氯在氮氣保護下于無水甲苯中回流反應20～24小時，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，芐氯負載量1.0-1.5mmol/g。

反應式如下：

該系列催化劑可在室溫、10℃或0℃及無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稱加成反應，多數情況下，反應的立體選擇性非常好，并且催化劑重復使用8次而未見催化活性降低。其反應底物是芳香性α，β-不飽和硝基化合物，脂肪醛或脂肪酮。可用如下反應式表示：

本發明中所使用的催化劑制備方法簡單，在空氣中穩定。與文獻中其他催化劑相比，該催化劑催化效率高，底物廣譜性好，反應條件溫和，最大的優點是催化劑分離方便，并且可多次循環使用而不降低催化活性，具有廣泛的工業應用前景。

四、具體實施方式

(一)負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，再將其與對甲苯磺酰氯反應得到相應的磺酸酯，在強堿作用下，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.負載手性咪唑鹽催化劑的制備

現以購買的芐氯樹脂(Merrifield)為例，非限定實施例敘述如下：