[發(fā)明專利]一種手性聚合物催化劑在不對稱反應中的應用

有效

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• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN106853380B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 丁云杰;王濤;呂元
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J31/24
• 分類號: B01J31/24;C07C67/31;C07C69/675;C07C69/732
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明公開了一種手性聚合物催化劑在不對稱反應中的應用，屬于材料合成和應用領域。所述含膦聚合物由含有乙烯基的手性雙齒膦配體BINAP(2,2’?雙(二苯基膦基)?1,1’?聯(lián)萘)及其衍生物與其他乙烯基共聚單體混聚而成。該類乙烯基聚合材料具有高比表面積和大的孔隙率，同時其熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性優(yōu)良。所述多相催化劑中以金屬Ru、Rh、Ir、Pa、Au、Cu中的一種或多種作為活性組分。因手性配體均勻嵌入高度分散在聚合物骨架中，使催化劑上金屬的分散度較高，達到較高的催化活性。所述多相催化劑適用于間歇性釜式反應，連續(xù)式固定床與滴流床反應等多種反應工藝。當其應用于催化釜式不對稱加氫反應時，可得到目標產(chǎn)物的高收率以及大于96％的對映體選擇性。

技術領域

本發(fā)明屬于多相催化領域，適用于催化β-酮酸酯不對稱加氫反應的手性含膦有機聚合物負載金屬的多相催化劑的制備方法。

背景技術

過渡金屬絡合物催化的含有碳-碳雙鍵(C＝C)、碳氧雙鍵(C＝O)以及碳氮雙鍵(C＝N)的不飽和化合物與氫氣分子發(fā)生的不對稱氫化反應是合成光學活性化合物的重要方法。該方法高效、高原子經(jīng)濟性和環(huán)境友好，經(jīng)過四十多年的發(fā)展，不對稱催化氫化已成功應用于包括手性氨基酸、手性醇、手性胺、手性羧酸等多種類型手性化合物的不對稱合成。僅以醫(yī)藥為例，2012年手性藥物的市場規(guī)模達到2000億美元，除了消旋體拆分，通過不對稱催化合成方法合成的手性藥物超過50％。

從1968年首次報道勻相催化不對稱氫化到如今，均相催化一直在研究，其具有的高活性和高的對映體選擇性，使得目前在工業(yè)應用中得到廣泛的應用。但其顯著地缺點是催化劑成本高，同時生成的精細化學品中有催化劑的殘留，而在醫(yī)藥等產(chǎn)品中金屬含量等需要嚴格控制，從而在多方面增加了勻相不對稱催化的成本。從而在工業(yè)生產(chǎn)需求、環(huán)保需求以及產(chǎn)品安全需求方面一起推動了多相不對稱催化劑的研究。

多相催化加氫反應的研究重點在于非均相化方法及金屬與配體的結(jié)合方式。目前進行了很多嘗試，按照催化劑多相化的方法，有以下幾種：將手性配體官能團化修飾后，錨接在Al2O3SiO2等無機載體上，后負載催化劑；將手性配體官能團化后，應用于水-有機溶劑或離子液體等其它兩相反應體系；將配體官能團修飾后，進行自主裝形成金屬有機骨架聚合物，共價有機聚合物等一些具有大比表面積的多孔材料，后負載金屬得到的催化劑。尤其對手性多孔有機材料而言，由于手性配體可以均勻分散在有機骨架中，有利于提高配位金屬的分散度，提高多相不對稱反應的催化活性。同時這種多相不對稱催化劑可以很好地防止配體與金屬的流失，提高催化劑的反應穩(wěn)定性。

盡管目前多相催化劑的研究日漸深入，但多相化的催化劑會在一定程度上對手性配體及其周圍催化環(huán)境產(chǎn)生制約，影響傳質(zhì)效率和底物與催化劑在反應時的配位，導致多相催化劑的反應活性以及對映體選擇性普遍低于勻相催化劑。同時，目前多相不對稱催化劑的穩(wěn)定性也亟待提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷和改進需求，本發(fā)明提供了一種手性多孔聚合物的制備方法及應用，其目的在于通過優(yōu)化合成原料及工藝，提高多相不對稱反應的催化活性以及穩(wěn)定性，以解決現(xiàn)有均相不對稱反應催化劑回收困難和多相不對稱反應催化劑活性不高的難題。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是：通過乙烯基聚合得到的材料已被廣泛證明具有很高的熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性。將乙烯基化的手性配體自聚或與其他單體共聚得到的材料中，由于手性配體被嵌入材料骨架中，可以很好地防止配體流失，同時起到載體與配體的雙重作用，使得催化劑具有較好的穩(wěn)定性。同時得到的催化劑可以使配位金屬得到很好地分散，利于提高反應活性。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一方面提供了一種多相催化劑的制備方法。包括以下步驟：

(a)手性多孔聚合物的制備：在0-100℃溫度，惰性氛圍下，將含有乙烯基的手性配體與共聚單體溶于有機溶劑，加入自由基引發(fā)劑，攪拌0.5-50h。之后將該混合液放入不銹鋼聚合釜中，在30-200℃下加熱0.5-5h。材料取出后，在30-100℃下真空干燥10h，得到手性多孔聚合物。