一种(s)-3,3,5-三甲基环己酮的制备方法及其催化剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种手性3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法。
【背景技术】
[0002] 手性化合物由于具有特异的生物活性和优异的性质，在过去十几年里，单一手性 化合物的合成已成为精细化工行业快速发展的重要领域。
[0003] 3, 3, 5-三甲基环己酮（TMCH)是树脂、油漆、清漆等涂料的优良溶剂，其手性对映 体（(S)-TMCH和（R)-TMCH )是制药、香料等行业的重要中间体。通过对异佛尔酮（IP)的C=C 键选择性加氢即可得到TMCH，但反应产物为外消旋体TMCH，即为手性（S)-TMCH和（R)-TMCH 的混合物，若要得到单一手性（S)-TMCH或（R)-TMCH产品，则需要进一步分离。但由于对映 异构体在非手性条件下，化学与物理性质没有差异，很难用传统手段将对映异构体进行分 离，因此只能利用其手性条件下性质的差异性进行分离。目前关于由IP进行不对称加氢以 及由TMCH进行加氢动力学拆分得到手性（S)-TMCH或（R)-TMCH的研宄国外有一些报道，但 由于该反应体系较为复杂，已有的研宄结果对反应机理存在很大争议，也鲜有关于该体系 反应工艺条件的详细研宄。本发明采用固体分散技术制备TMCH加氢动力学拆分反应催化 剂，获得了高纯度的TMCH手性产品。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提出一种制备（S)-3, 3, 5-三 甲基环己酮的催化剂制备方法及其相应的（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，由此而 获得高纯度的手性（S) -TMCH产品。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为： 一种（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，其特征在于：由外消旋体3, 3, 5-三甲基 环己酮在加氢催化剂和手性配体催化作用下反应得到，所述的加氢催化剂为PdAl2O3催化 剂，所述的手性配体为（L)-脯氨酸，脯氨酸和PdAl 2O3催化剂的质量比为：0. 15~0. 35。
[0006] 上述手性配体（L)-脯氨酸单层分散在PdAl2O3催化剂表面上。
[0007] 上述脯氨酸和PdAl2O3催化剂的质量比最好为0. 25。
[0008] 上述加氢反应的温度优先为30~55°C，压力优先为I. 0~2. 5MPa，反应时间优先为 l~10h〇
[0009] 上述反应温度最好为40°C、压力最好为I MPa、反应时间最好为10 h。
[0010]一种用于制备（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的催化剂，其特征在于：其包括加氢催化 剂PcVAl2O3和手性配体脯氨酸，所述的脯氨酸分散在Pd/Al 203催化剂表面上，脯氨酸和Pd/ Al2O3催化剂的质量比为：0? 15~0. 35。
[0011] 与现有技术相比，本发明的优点在于：选用合适的催化剂及合适比例，实现了固 体催化剂表面的单层分散，解决了多相反应体系因传质而对反应造成的影响，从而得到 (S)-TMCH 产品。
[0012] 还通过优化TMCH动力学拆分反应参数，能够在较缓和条件下获得高纯度的手性 (S)-TMCH 产品。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明实施例（L)-脯氨酸修饰的PdAl2O 3催化剂的XRD谱图。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合附图实施例对本发明作进一步描述。
[0015] 一、⑶_3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，其中包括： 1.1负载PdAi2O3催化剂制备 将烟台恒辉公司生产的牌号为V250的拟薄水铝石于马弗炉中700° C焙烧4h，得到催 化剂载体。
[0016] 称取0. 6780 g氯化钮，用PH=0.0 4的盐酸溶液溶解，配制成40mL溶液。
[0017] 称取催化剂载体10g，将Pd盐溶液和载体均匀混合，120°C干燥10h，于马弗炉中 500°C焙烧4 h。焙烧后催化剂在200°C下用氢气还原4 h，得到Pd负载量(质量分数)为4% 的PdAl2O3催化剂。
[0018] 改变氯化钯加入量，重复以上步骤，制备出不同负载量PdAI2O 3催化剂。
[0019] I. 2 (L)-脯氨酸（（L) -Pro)修饰PdAl2O3催化剂制备 将（L)-Pro与PdAl2O3催化剂以不同质量比例研磨，通过XRD分析确定（L)-Pro在 PdAl2O3催化剂表面分散情况，结果见图1。
[0020] 1. 4手性TMCH的制备 反应釜中加入30 mL乙醇，分别称取Pd负载量(质量分数）为0. 27%PdAl2O3催化剂 2.72g、（L)-Pro0.68g及梯希爱化成工业发展有限公司生产的TMCH0.84g装入反应釜 中，氢气吹扫10 min。升压至IMPa，开启电源，打开搅拌，启动加热程序，升温至40°C，反应 进行5小时。
[0021] 1.5产物分析 采用Agilent6820气相色谱仪分析产物组成，色谱条件：0-环糊精毛细管柱；进样 口载气;进样口温度：250°C ;柱箱温度：从50°C以5°C/min程序升温到220°C，柱头压 力 34. 47 kPa ;FID 检测器，温度 250°C。
[0022] 由下式计算对映体过量值： ee%= ([S] - [R]) / ([R] + [S]) X 100 其中：[S]为（S)-TMCH的浓度，[R]为（R)-TMCH的浓度。
[0023] 二、（L) -Pro在PdAl2O3催化剂表面的分散及催化反应结果 表1 (L) -Pro在PdAl2O3催化剂表面分散、Pd粒度及反应产物的ee%值
反应条件41\012.8(^，乙醇10〇1111，1]\0^，20。（：，511，？(1(4￥七％)/^1203:0.5(^。
[0024] 从图1可知，（L)-Pro与PdAl2O 3催化剂质量比大于0?25时，可看到（L)-Pro 的衍射峰；当比值为〇. 15时，XRD谱图上（L)-Pro的衍射峰消失，用参比强度法外推得到 (L)-Pro在PdAl2O 3催化剂上单层分散的阈值为0. 22。
[0025] 表1中数据可知，当0增加到0. 35时，催化剂表面Pd粒度由3.Onm增加 至5. 8nm，由于所制备催化剂表面的Pd粒度〈10nm，因此TMCH加氢动力学拆分得到手性 6)-1101，脯氨酸和？(1/^1203催化剂的质量比为 ：0.15~0.35，其66%值均大于50%，即实现 了制备（S)-TMCH的目的，且发现&。/历^为0. 25时，手性（S) -TMCH ee%值最大，为80. 6%。
[0026] 三、单层分散（L) -Pro修饰PdAl2O3催化剂上TMCH动力学拆分反应 反应釜中加入（L)-Pro 修饰 Pd(0. 27 wt%)/Al203催化剂 3. 409 g ( ^^。/历^为 0? 25)， TMCH 0.841g，30 mL乙醇，表2~表4为不同反应温度、反应压力及反应时间条件下TMCH动 力学拆分反应的结果。
[0027] 由表2可以看出，产物（S)-TMCH ee%值随温度升高先升后降，加氢反应过程放 热，低温有利于反应正向进行，而催化剂PdAl2O3的加氢活性随温度升高而增加。制备手性 TMCH的合适温度为：30~55°C，最佳反应温度为40°C。
[0028] 由表3可以看出，在0.2~2. 5 MPa压力范围内，产物（S)-TMCH的ee%值随反 应压力增大而增加，但压力>1.0 MPa时，ee%值随反应压力增大的趋势减小。由于压力 对（S) -TMCH-Pro和（R) -TMCH-Pro加氢反应速率的影响存在差异，较高压力下更有利于 (R)-TMCH-Pro加氢反应的进行，因此，制备手性TMCH的合适压力为：1. 0~2. 5 MPa，最佳反 应压力为1.0 MPa。
[0029] 由表4可以看出，随着反应时间的延长，产物（S)-TMCH的ee%值逐渐增大。5 h 后，反应速率明显减慢，TMCH加氢拆分反应接近热力学平衡。反应进行至IOh时，（R)-TMCH 完全被转化，产物的ee%值达到100%。因此，制备手性TMCH的合适时间为：lh~10 h，最佳 反应时间为10 h。
【主权项】
1. 一种（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，其特征在于：由外消旋体3, 3, 5-三甲 基环己酮在加氢催化剂和手性配体催化反应得到，所述的加氢催化剂为PdAl2O3催化剂， 所述的手性配体为（L) _脯氨酸，脯氨酸分散在PdAl2O3催化剂表面上，脯氨酸和PdAl2O 3 催化剂的质量比为：〇. 15~0. 35。2. 如权利要求1所述的（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，其特征在于：所述手性 配体脯氨酸单层分散在PdAl2O3催化剂表面上。3. 如权利要求1所述的⑶_3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，其特征在于：所述脯氨 酸和PdAl2O3催化剂的质量比为0. 25。4. 如权利要求1所述的（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，其特征在于：所述加氢 反应的温度为30~55°C，压力为I. 0~2. 5MPa，反应时间为lh~10 h。5. 如权利要求1所述的⑶_3, 3, 5-三甲基环己酮的制备方法，其特征在于：所述反应 温度为40°C、压力为I MPa、反应时间为10 h。6. -种用于制备（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的催化剂，其特征在于：其包括加氢催化 剂PdAl2O3和手性配体脯氨酸，所述的脯氨酸分散在PdAl 2O3催化剂表面上，脯氨酸和Pd/ Al2O3催化剂的质量比为：0. 15~0. 35。7. 如权利要求6所述的用于制备（S)-3, 3, 5-三甲基环己酮的催化剂，其特征在于：脯 氨酸和PdAl2O3催化剂的质量比为0. 25。
【专利摘要】本发明公开了一种制备(S)-3,3,5-三甲基环己酮的催化剂((S)-TMCH)及其相应的制备方法，其制备方法为：由无手性的3,3,5-三甲基环己酮在加氢催化剂和手性配体催化下反应得到，所述的加氢催化剂为Pd/Al2O3 催化剂，所述的手性配体为(L)-脯氨酸，脯氨酸分散在Pd/Al2O3 催化剂表面上，脯氨酸和Pd/Al2O3 催化剂的质量比为：0.15~0.35。本发明选用合适的催化剂及合适比例，实现了固体催化剂表面的单层分散，解决了多相反应体系因传质而对反应造成的影响，从而得到(S)-TMCH产品。还通过优化TMCH动力学拆分反应参数，能够在较缓和条件下获得高纯度的手性(S)-TMCH产品。
【IPC分类】C07C45/62, C07C49/403, B01J31/28, C07C45/67
【公开号】CN104984760
【申请号】CN201510227838
【发明人】王芳珠, 刘晓燕, 叶阑珊, 刘晨光
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月7日