[發明專利]一種酸中心與堿中心協同作用的多相不對稱串聯反應催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410289096.8
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104190466B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 何靜;代炎
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J35/10;C07F9/40
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于不對稱串聯反應催化劑技術領域，特別是提供了一種載體酸性中心與堿性中心協同作用的催化劑及其制備方法。

背景技術

不對稱反應是是將無手性或潛手性的簡單化合物在手性催化劑的誘導下生成具有手性中心的化學過程。而不對稱串聯反應可以將多步反應一步完成，避免了中間過程，大大減少了反應時間；避免了分離中間產物造成的損失，提高了反應效率；多步反應在同一條件下進行，避免了復雜的中間操作。因此，相對于傳統的不對稱反應而言，不對稱串聯反應具有快速、高效和操作簡便等多方面的優勢。

鑒于不對稱串聯反應的諸多優勢，其被廣泛應用于天然產物、藥物以及藥物中間體的合成過程中。例如：1991年科學工作者報道了利用串聯反應合成一類HIV-1蛋白酶活性抑制劑，其具有抗艾滋病病毒的生理活性；2006年報道了一類利用不對稱串聯反應合成加蘭他敏的方法，加蘭他敏可以治療神經性系統疾病以及外傷導致的運動障礙；2006年報道了利用不對稱串聯反應的方法制備松葉菊堿，松葉菊堿是一類中樞神經興奮劑，麻醉劑；2004年科學家報道了利用不對稱串聯反應方法制備巨大戟醇，該物質可以被用來治療光化性角化病。

由于不對稱串聯反應是由多個子反應組成，其反應過程具有較高的復雜性，如何設計串聯反應中的催化劑實現目標過程為了一個廣泛關注的問題。目前在不對稱串聯反應中發展出的催化劑主要有一下三類：(1)酶催化劑，主要為自然界中具有生物活性的天然酶及其結構改性后的酶；(2)金屬配合物催化劑，主要為過渡金屬如Rh、Ru、Pd等的配合物；(3)有機小分子催化劑，主要為有機堿或者有機酸等小分子。其中，有機小分子催化劑由于其高活性和選擇性，反應條件溫和，且環境友好無金屬殘留等優點受到廣泛研究。但是在有機小分子催化劑中如何避免催化體系中，酸催化中心與堿催化中心發生中和仍然是一項重要的有待解決的難題。

近年來介孔二氧化硅材料以其獨特的有序多孔結構，高比表面積，表面含有大量酸性基團被廣泛應用于催化領域。另外，介孔二氧化硅材料本身孔道結構可調，且表面可以通過后接枝等方法進行修飾改性，在催化領域，尤其是不對稱催化領域具有極大的發展前景。

發明內容

本發明目的在于提供一種高活性和選擇性的不對稱串聯反應催化劑及其制備方法，首次實現了多相酸堿協同催化的不對稱串聯反應。

本發明的多相酸堿協同催化劑為載體表面原位羥基提供酸性，并在載體表面接枝上手性胺作為堿中心的酸堿雙功能催化劑，將酸中心與堿中心的相對位置進行固定化，以此來避免酸堿中心的中和，利用表面酸堿中心的協同效應促進催化劑的反應活性以及選擇性。這種方法制備的催化劑活性中心相對穩定性高，不易發生中和。本發明中載體選用介孔二氧化硅材料SBA-15，手性胺堿中心優選脯氨醇、(S)-2-氨甲基-1-乙基吡咯烷、(s)-1-甲基-2-羥甲基吡咯烷、奎寧、9-氨基表奎寧，優選(S)-2-氨甲基-1-乙基吡咯烷。

本發明專利的多相酸堿雙功能催化劑的制備方法如下：

(1)介孔二氧化硅材料SBA-15的合成

優選：將去離子水、濃HCl(37％)和P123(聚乙氧基-聚丙氧基-聚乙氧基三嵌段化合物，模板劑)依次加入反應釜中，45℃水浴加熱，攪拌直至P123完全溶解。然后滴加四乙氧基硅烷，保持加熱，并繼續攪拌20h后放入100℃烘箱，晶化48h，過濾，洗滌，室溫干燥，最后，于馬福爐中550℃煅燒6h脫模板劑，得白色固體，其中每64mL去離子水對應8.2mL濃HCl(37％)、2.0g P123和4.27g四乙氧基硅烷。

(2)介孔材料表面的活化

在氮氣保護的環境下，將干燥的SBA-15(真空干燥過夜)、干燥的有機溶劑依次加入反應瓶中，將反應瓶置于-50℃到-80℃低溫條件下，向其中加入具活性基團的硅烷，反應體系緩慢升溫至室溫，并且在室溫下攪拌5-10h。之后將反應體系轉移至25-50℃條件下繼續反應0.5-3h。反應結束后濾出固體，進行索氏提取6-24h。最后將產物放入真空干燥箱中干燥過夜得到白色粉末狀固體；SBA-15與具活性基團的硅烷的質量比優選1:0.5-1:1，最優選1:1；具活性基團的硅烷,活性基團為優選氨基、溴、巰基，具活性基團的硅烷具體優選3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-溴丙基三氯硅烷，最優選3-溴丙基三氯硅烷；有機溶劑優選甲苯、四氫呋喃，最優選四氫呋喃。

(3)催化劑的制備