专利名称：手性二胺-金属配合物多相催化剂及制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多相催化剂，具体地说，涉及一种通过磁性纳米粒 子固载和回收手性二胺-金属配合物的多相催化剂。 本发明还涉及上述多相催化剂的制备方法。
本发明还涉及上述多相催化剂在不对称氢转移反应中的应用。
背景技术：
近年来，人们对单一对映体手性化合物的需求巨大并且呈逐年递增
的趋势
。而光学活性醇和胺是医药、农 药和精细化学品等领域的重要中间体。光学活性醇和胺分别可以通过还 原酮和亚胺官能团制备。早期是通过手性膦配体氢化的方法制备[Chem. Rev. 103 (2003) 3029],但是这类配体制备繁琐，操作难度大，对氧气敏 感， 一般需要较高的压力，在实际的工业应用中受到限制。自从Noyori在 1995发现了手性二胺配体还原酮和亚胺的氢转移反应后[J. Am. Chem. Soc. 118(1996)2521; J.Am. Chem. Soc. 118(1996)4916]，这类配体制备简单， 反应操作方便，成为近年来制备光学活性醇和光学活性胺的最重要的催 化剂之一。但是与其他均相催化反应一样，该反应体系存在产物与催化 剂不易分离、产物不易纯化及催化剂难以回收等缺点，其工业应用仍然 受到一定的限制。
相对而言，多相不对称催化不但具备产物与催化剂容易分离、产物容 易纯化等优点之外，而且还具备催化剂可以回收再利用的优势。因此近 年来催化剂的多相化逐渐引起各国科学家的重视。人们针对该体系做了
大量的改进工作，其中肖建良等利用PEG固载手性二胺配体取得了良好 的效果[Org. Lett. 6 (2004) 3321]，但是在催化剂回收时要加入大量的有机 溶剂(如乙醚等)结晶出催化剂，对环境不友好且耗费时间。涂永强等利用 大孔的二氧化硅固载手性二胺配体[Org. Lett. 6 (2004) 169],也取得了较 好的效果，但是由于二氧化硅本身的表面性质和孔的限制，在反应中受 到底物扩散的限制。其他一些利用聚合物来固载二胺催化剂也取得了一 定效果[J. Org. Chem. 69 (2004) 5405]，但是在反应活性和手性诱导能力上 不尽如人意，同时存在聚合物自身的一些缺陷(催化剂活性中心与底物难 接触，聚合物容易溶胀而使过滤洗涤变得相对繁琐)。同时人们也尝试利 用液液两相来回收利用催化剂[WO 2005/075073],但是这些催化剂水溶 性太好，与反应底物接触困难，从而会降低反应速率，同时萃取操作不 可避免会造成催化剂损失。
而纳米磁性材料具有超磁性质，具有体积小，比表面大。表面性质 易于调控等优点，利用磁场可以方便的控制磁性纳米粒子，所以磁性纳 米粒子在固载酶、生物传感器、靶向药物释放等方面得到了广泛的应用 [Angew. Chem. Int. Ed. 43 (2004) 6042],国内也在利用磁性纳米粒子缓释 药物[CN200410002030.2]提取DNA[CN02139818.6]等方面进行了有益的 研究。而利用磁性纳米粒子回收和循环利用手性金属配合物催化剂最近 三年也在国外开始发展起来[J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 12486; J. Am.Soc. Chem. 128 (2006) 5279]，而国内还没有这方面的工作。
综上所述，利用磁性纳米粒子回收金属配合物催化剂是一种简便易行 的方法，同时磁性纳米粒子表面性质易于调控，可以满足不同的反应条 件，相对以前的方法，具有自身独特的优势-
发明内容
本发明的目的在于提供一种手性二胺-金属配合物多相催化剂。 本发明的又一目的在于提供制备上述多相催化剂的方法。 为实现上述目的，本发明提供的手性二胺-金属配合物多相催化剂，
组成为磁性纳米粒子表面覆盖一层载体，载体表面固载手性二胺-金属 配合物，其结构如下式
R1
R3,*NH 、x
so2
R2
磁性纳米粒子
式中RLRS相互独立； R^H、 CVC^的烷基或芳基；
R^直接连接硫原子与载体单键或含CVC^和杂原子的有机基团; R^(VC,。的烷基或芳基；
手性二胺为1R、 2R或1S、 2S构型；
乙=芳基或含CVq烷基取代基的芳香性化合物；
乂=卤素原子；
M=Rh、 Ru或Ir;
磁性纳米粒子结构式为FeP4或Y-Fe^3; 载体为无机材料或有机无机杂化孔壁材料。 本发明提供的制备上述多相催化剂的方法，其步骤为
(a) 利用共沉淀法制备磁性纳米粒子；
(b) 向步骤a制备的纳米磁性粒子中加入稳定剂；所述的稳定剂为含 邻二双酚取代基的芳基化合物、聚乙烯吡咯烷酮、C15-C18烷基或烯烃的 羧酸；
(c) 利用溶胶凝胶方法在步骤b中的磁性纳米粒子表面覆盖载体；所 述的载体为无机材料或有机无机杂化孔壁材料；
(d) 将步骤c的产物在有机溶液中回流固载手性二胺配体；
(e) 将步骤d的产物溶解，加入金属前驱体，得到目标产物；所述的 金属前驱体结构式为2(L-对甲基异丙基苯)2.5nmo1溶于2 mlH20，超声30min并搅拌 30min，生成本发明的多相催化剂手性二胺-金属催化剂。
实施例2:多相催化剂用于不对称氢转移反应
在实施例1步骤6制备的多相催化剂中加入0.5mmo1苯乙酮、340mg NaCOOH于40°C反应，反应结束后用磁铁吸附除去固体催化剂(见图3)， 滤液柱层析纯化后以气相色谱仪分析转化率和对映体选择性(全甲基化的 p-环糊精手性毛细管色谱柱)，结果见表l。
实施例3:多相手性催化剂用于苯乙酮不对称氢转移反应 实施例1制备的多相催化剂，加入0.5mmol苯乙酮、0.13mlHCOOH， 0.37ml Et3N于40。C反应，结果见表1 。
实施例4:多相手性催化剂用于苯乙酮不对称氢转移反应
实施例1制备的多相催化剂，加入0.5 mmol苯乙酮，340 mg
NaCOOH , 80lamol三甲基十六烷基溴化铵于40。C反应，结果见表l。
实施例5:多相手性催化剂用于6,7-二甲氧基-1-甲基-3,4-二氢异喹啉 不对称氢转移反应
将含有5pmo1手性二胺配体的多相催化剂和[Ru(^L]2(I^对甲基异丙 基苯)2.5pmol溶于1 mlCH2Cl2，超声30min并搅拌30min，加入0.5mmo1 6,7-二甲氧基-1-甲基-3,4-二氢异喹啉，0.10ml HCOOH， 0.15ml Et3N于40°C 反应，反应结束后用磁铁吸附除去固体催化剂，产率以核磁分析，滤液 硅胶柱纯化后用液相色谱仪分析对映体选择性(Chimlcel OD-H色谱柱)， 结果见表3。
实施例6:苯乙酮循环使用性能示例。
实施例1制备的多相催化剂，加入0.5 mmol苯乙酮、80pmOl三甲 基十六垸基溴化铵，340 mg NaCOOH于40°C反应。反应结束后用磁铁 吸附催化剂，用CH^l2洗涤固体催化剂后再用于下一次反应，结果见表 2o
实施例7: 6，7-二甲氧基-1-甲基-3,4-二氢异喹啉循环使用性能示例 实施例1制备的多相催化剂，力H入0.5mmo1 6,7-二甲氧基-1-甲基-3，4-二氢异喹啉、0.10mlHCOOH， 0.15 ml Et3N于40°C反应，反应结束后用 磁铁吸附催化剂，用CH2C^洗涤固体催化剂后再用于下一次反应，结果 见表3。
权利要求
1、一种手性二胺-金属配合物多相催化剂，组成为磁性纳米粒子表面覆盖一层载体，载体表面固载手性二胺-金属配合物，其结构如下式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相互独立；R1＝H、C1-C10的烷基或芳基；R2＝直接连接硫原子与载体单键或含C1-C16和杂原子的有机基团；R3＝C1-C10的烷基或芳基；手性二胺为1R、2R或1S、2S构型；L＝芳基或含C1-C3烷基取代基的芳香性化合物；X＝卤素原子；M＝Rh、Ru或Ir；磁性纳米粒子结构式为Fe3O4或γ-Fe2O3；载体为无机材料或有机无机杂化孔壁材料。
2、制备权利要求1所述手性二胺-金属配合物多相催化剂的方法，其步骤为(a) 利用共沉淀法制备磁性纳米粒子；(b) 向步骤a制备的纳米磁性粒子中加入稳定剂；所述的稳定剂为含邻 二双酚取代基的芳基化合物、聚乙烯吡咯烷酮、C,5-C'8烷基或烯烃的羧酸;(C)利用溶胶凝胶方法在步骤b中的磁性纳米粒子表面覆盖载体；所述 的载体为无机材料或有机无机杂化孔壁材料；(d) 将步骤C的产物在有机溶液中回流固载手性二胺配体；(e) 将步骤d的产物溶解，加入金属前驱体，得到目标产物；所述的金 属前驱体结构式为其中，M=Rh、 Ru或Ir; 乂=卤素原子；！^芳基或含C广C3烷基取代基的 芳香性化合物；m=2、 3; n=0、 1; p=l、 2。
3、 如权利要求2所述的制备方法，其中，步骤a制备的磁性纳米粒子 结构式为Fe304或Y-Fe203，平均粒径为5 20nm。
4、 如权利要求2所述的制备方法，其中，步骤c中的载体为无机二 氧化硅材料、有机-无机杂化孔壁的含硅材料、有机基团修饰过的无机二氧 化硅载体、有机不溶性和可溶性聚合物。
5、 如权利要求2所述的制备方法，其中，步骤e中的有机溶剂为甲 苯或三氯甲烷。
6、 如权利要求2所述的制备方法，其中，步骤e中金属前驱体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、 权利要求1所述的多相催化剂在酮或亚胺不对称氢转移反应中的应用。
8、 如权利要求7所述的应用,，其中，反应底物酮的分子式为o其中W与rS相互独立，为Q-d。和含杂原子的垸基或芳基。
9、 如权利要求7所述的应用,，其中，反应底物亚胺的分子式为其中r6、 r7、 rs、 r9、 r10、 r11、 r12、 r'3和r"相互独立，为C广C,。和含杂原子的烷基或芳基。
全文摘要
一种手性二胺-金属配合物多相催化剂及制备方法(a)利用共沉淀法制备磁性纳米粒子；(b)向步骤a制备的纳米磁性粒子中加入稳定剂；所述的稳定剂为含邻二双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>烷基或烯烃的羧酸；(c)利用溶胶凝胶方法在步骤b中的磁性纳米粒子表面覆盖载体；所述的载体为无机材料或有机无机杂化孔壁材料；(d)在步骤c的产物表面固载手性二胺配体；(e)将步骤d的产物溶解，加入金属前驱体，得到目标产物。本发明的多相催化剂制法简单，反应操作方便，通过用磁铁吸附很容易回收和循环利用催化剂。催化剂经过多次循环使用仍能保持催化剂活性和手性选择性。
文档编号B01J31/16GK101176853SQ200610114400
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者张艳梅, 军 李, 灿 李 申请人:中国科学院大连化学物理研究所