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用的制作方法
技術領域：
本發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。 本發明還涉及上述多相催化劑的制備方法。
本發明還涉及上述多相催化劑在不對稱氫轉移反應中的應用。
背景技術：
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
。而光學活性醇和胺是醫藥、農 藥和精細化學品等領域的重要中間體。光學活性醇和胺分別可以通過還 原酮和亞胺官能團制備。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，在實際的工業應用中受到限制。自從Noyori在 1995發現了手性二胺配體還原酮和亞胺的氫轉移反應后[J. Am. Chem. Soc. 118(1996)2521; J.Am. Chem. Soc. 118(1996)4916]，這類配體制備簡單， 反應操作方便，成為近年來制備光學活性醇和光學活性胺的最重要的催 化劑之一。但是與其他均相催化反應一樣，該反應體系存在產物與催化 劑不易分離、產物不易純化及催化劑難以回收等缺點，其工業應用仍然 受到一定的限制。
相對而言，多相不對稱催化不但具備產物與催化劑容易分離、產物容 易純化等優點之外，而且還具備催化劑可以回收再利用的優勢。因此近 年來催化劑的多相化逐漸引起各國科學家的重視。人們針對該體系做了
大量的改進工作，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 溶劑(如乙醚等)結晶出催化劑，對環境不友好且耗費時間。涂永強等利用 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和孔的限制，在反應中受 到底物擴散的限制。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]，但是在反應活性和手性誘導能力上 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)。同時人們也嘗試利 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，與反應底物接觸困難，從而會降低反應速率，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，具有體積小，比表面大。表面性質 易于調控等優點，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用 [Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004) 6042],國內也在利用磁性納米粒子緩釋 藥物[CN200410002030.2]提取DNA[CN02139818.6]等方面進行了有益的 研究。而利用磁性納米粒子回收和循環利用手性金屬配合物催化劑最近 三年也在國外開始發展起來[J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 12486; J. Am.Soc. Chem. 128 (2006) 5279]，而國內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易于調控，可以滿足不同的反應條 件，相對以前的方法，具有自身獨特的優勢-
發明內容
本發明的目的在于提供一種手性二胺-金屬配合物多相催化劑。 本發明的又一目的在于提供制備上述多相催化劑的方法。 為實現上述目的，本發明提供的手性二胺-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，其結構如下式
R1
R3,*NH 、x
so2
R2
磁性納米粒子
式中RLRS相互獨立； 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^和雜原子的有機基團; R^(VC,。的烷基或芳基；
手性二胺為1R、 2R或1S、 2S構型；
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;
磁性納米粒子結構式為FeP4或Y-Fe^3; 載體為無機材料或有機無機雜化孔壁材料。 本發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定劑；所述的穩定劑為含 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 述的載體為無機材料或有機無機雜化孔壁材料；
(d) 將步驟c的產物在有機溶液中回流固載手性二胺配體；
(e) 將步驟d的產物溶解，加入金屬前驅體，得到目標產物；所述的 金屬前驅體結構式為2(L-對甲基異丙基苯)2.5nmo1溶于2 mlH20，超聲30min并攪拌 30min，生成本發明的多相催化劑手性二胺-金屬催化劑。
實施例2:多相催化劑用于不對稱氫轉移反應
在實施例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，反應結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化率和對映體選擇性(全甲基化的 p-環糊精手性毛細管色譜柱)，結果見表l。
實施例3:多相手性催化劑用于苯乙酮不對稱氫轉移反應 實施例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，結果見表1 。
實施例4:多相手性催化劑用于苯乙酮不對稱氫轉移反應
實施例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，結果見表l。
實施例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 不對稱氫轉移反應
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，反應結束后用磁鐵吸附除去固體催化劑，產率以核磁分析，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)， 結果見表3。
實施例6:苯乙酮循環使用性能示例。
實施例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。反應結束后用磁鐵 吸附催化劑，用CH^l2洗滌固體催化劑后再用于下一次反應，結果見表 2o
實施例7: 6，7-二甲氧基-1-甲基-3,4-二氫異喹啉循環使用性能示例 實施例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，反應結束后用 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，結果 見表3。
權利要求
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，其結構如下式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和雜原子的有機基團；R3＝C1-C10的烷基或芳基；手性二胺為1R、2R或1S、2S構型；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；磁性納米粒子結構式為Fe3O4或γ-Fe2O3；載體為無機材料或有機無機雜化孔壁材料。
2、制備權利要求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定劑；所述的穩定劑為含鄰 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 的載體為無機材料或有機無機雜化孔壁材料；(d) 將步驟C的產物在有機溶液中回流固載手性二胺配體；(e) 將步驟d的產物溶解，加入金屬前驅體，得到目標產物；所述的金 屬前驅體結構式為其中，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 結構式為Fe304或Y-Fe203，平均粒徑為5 20nm。
4、 如權利要求2所述的制備方法，其中，步驟c中的載體為無機二 氧化硅材料、有機-無機雜化孔壁的含硅材料、有機基團修飾過的無機二氧 化硅載體、有機不溶性和可溶性聚合物。
5、 如權利要求2所述的制備方法，其中，步驟e中的有機溶劑為甲 苯或三氯甲烷。
6、 如權利要求2所述的制備方法，其中，步驟e中金屬前驅體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、 權利要求1所述的多相催化劑在酮或亞胺不對稱氫轉移反應中的應用。
8、 如權利要求7所述的應用,，其中，反應底物酮的分子式為o其中W與rS相互獨立，為Q-d。和含雜原子的垸基或芳基。
9、 如權利要求7所述的應用,，其中，反應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定劑；所述的穩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<sub>15</sub>-C<sub>18</sub>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；所述的載體為無機材料或有機無機雜化孔壁材料；(d)在步驟c的產物表面固載手性二胺配體；(e)將步驟d的產物溶解，加入金屬前驅體，得到目標產物。本發明的多相催化劑制法簡單，反應操作方便，通過用磁鐵吸附很容易回收和循環利用催化劑。催化劑經過多次循環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 優先權日2006年11月9日
發明者張艷梅, 軍 李, 燦 李 申請人:中國科學院大連化學物理研究所