一种手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法

本发明涉及一种手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，属于有机合成。

背景技术：

1、手性化合物，在人类发展历程中起着非常重要得作用，除了从天然产物中提取，也可以通人工合成，比如说手性催化剂催化、酶催化等等。手性催化剂催化是应用最为广泛的技术，而且属于环境友好的绿色合成技术，其中核心问题是发展高选择性、高转化率的手性催化剂。手性小分子催化剂是继酶、手性过渡金属催化剂后的第三类非常重要的催化剂，相比于其他催化剂而言，它具备以下优势：1.具有条件温和、操作简单、性质稳定、价格便宜等优点。2.无重金属残留，减少对药品的污染。虽然有机小分子催化剂具备以上优势，但是其巨大的用量和不可回收性造成反应成本的增加，因而对其进行负载就具有极为重要的意义，负载型非均相催化剂因此应运而生，它可以在不降低催化剂活性的同时提高催化剂的利用率，相比于如碳纳米管、二氧化硅等其它载体而言，用廉价易得的可降解载体则能够进一步减少对环境的危害和降低生产成本。

技术实现思路

1、本发明提供手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，提供一种新的可回收的手性催化剂的制备方法。该方法制备的催化剂具有较高的稳定性和活性，可以连续催化7ml左右的反应液。选用壳聚糖的静电纺丝纤维膜为载体，相比于如碳纳米管、二氧化硅等载体而言，壳聚糖容易降解，能够减少对环境的危害；同时，壳聚糖是自然界中储量第二的多糖类聚合物，价格低廉，可以有效降低生产成本。该催化剂在7轮反应内都保持较好的催化能力，反应产率没有明显下降。

2、本发明为实现上述目的采取的技术方案如下，一种手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，手性催化剂的制备方法包括以下步骤：使用含有壳聚糖和聚氧化乙烯的乙酸水溶液，所述的聚氧化乙烯和壳聚糖乙酸水溶液中，乙酸的体积分数为90％v，溶液体积为10ml，聚氧化乙烯的浓度为0.002g/ml，壳聚糖的浓度为0.054g/ml；

3、然后放入注射器内进行静电纺丝制成有纳米结构的纤维膜，纺丝电压19kv，接收距离10cm，温度12-15℃，湿度15-20％；然后将制得的膜在40℃下干燥得到纤维膜，然后将膜浸泡在脯氨酸水溶液进行负载，所述的负载方法是将0.1g纤维膜放在20ml 0.5g/ml的脯氨酸溶液中，并放在恒温振荡器中震荡24h；再干燥得到催化剂；

4、制备得到手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应中；

5、催化反应化学反应式如下：

6、

7、优选的，反应后的手性催化剂用丙酮清洗、干燥，然后即可重复使用。

8、优选的，手性催化剂的制备方法包括以下步骤：0.54g壳聚糖和0.02g聚氧化乙烯加入到10ml 90％v乙酸水溶液中，搅拌均匀，然后吸取5ml聚合物溶液于5ml注射器中，进行静电纺丝制成纳米结构的纤维膜，纺丝电压20kv，接收距离10cm，20号针头，流速0.3mm/min；然后将纤维膜在45℃下干燥得到纤维膜；然后将0.1g纤维膜浸泡在20ml 0.5g/ml的脯氨酸水溶液中震荡24h，然后将膜从水溶液中夹出并在水中涮洗两次即得到负载型催化剂。

9、优选的，4-硝基苯甲醛10mmol，1.51g溶于丙酮1ml中，加入所制备的催化剂，室温下震荡6h，用乙酸乙酯萃取，有机相经无水硫酸镁干燥，然后旋蒸除去溶剂，最后经柱层析得产物4-(4’-硝基苯基)-4-羟基-2-丁酮，产率为86.52％。

10、优选的，用镊子将催化剂从反应液中分离，用丙酮冲洗两次后再投入下一轮反应中，用hplc检测其催化活性,该催化剂在7轮反应内都保持较好的催化能力，反应产率没有明显下降。

11、一种可回收使用的手性催化剂的制备方法，包括以下步骤：使用溶有聚氧化乙烯和壳聚糖90％v的乙酸水溶液，然后放入注射器中，进行静电纺丝制成纳米结构的纤维膜，纺丝电压20kv，接收距离10cm；然后将制得的膜在40℃下干燥得到纳米纤维膜。然后将纤维膜浸泡在脯氨酸水溶液中振荡24h，得到负载型非均相催化剂。

12、提供一种上述制得的非均相催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol缩合反应的应用，采用本发明上述方法制备的负载型催化剂，可以得到非常好的催化效果。

13、与现有技术相比，本发明的优点在于：

14、选用壳聚糖的静电纺丝纤维膜为载体，相比于如碳纳米管、二氧化硅等载体而言，壳聚糖容易降解，能够减少对环境的危害；同时，壳聚糖是自然界中储量第二的多糖类聚合物，价格低廉，可以有效降低生产成本。该催化剂在7轮反应内都保持较好的催化能力，反应产率没有明显下降。

15、催化反应化学反应式如下：

16、

技术特征：

1.一种手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，其特征在于：反应后的手性催化剂用丙酮清洗、干燥，然后即可重复使用。

3.根据权利要求1所述的手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，其特征在于：手性催化剂的制备方法包括以下步骤：0.54g壳聚糖和0.02g聚氧化乙烯加入到10ml90％v乙酸水溶液中，搅拌均匀，然后吸取5ml聚合物溶液于5ml注射器中，进行静电纺丝制成纳米结构的纤维膜，纺丝电压20kv，接收距离10cm，20号针头，流速0.3mm/min；然后将纤维膜在45℃下干燥得到纤维膜；然后将0.1g纤维膜浸泡在20ml 0.5g/ml的脯氨酸水溶液中震荡24h，然后将膜从水溶液中夹出并在水中涮洗两次即得到负载型催化剂。

4.根据权利要求1所述的手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，其特征在于：4-硝基苯甲醛10mmol，1.51g溶于丙酮1ml中，加入所制备的催化剂，室温下震荡6h，用乙酸乙酯萃取，有机相经无水硫酸镁干燥，然后旋蒸除去溶剂，最后经柱层析得产物4-(4’-硝基苯基)-4-羟基-2-丁酮，产率为86.52％。

5.根据权利要求1所述的手性催化剂在催化由对硝基苯甲醛和丙酮进行的不对称aldol反应的方法，其特征在于：用镊子将催化剂从反应液中分离，用丙酮冲洗两次后再投入下一轮反应中，用hplc检测其催化活性,该催化剂在7轮反应内都保持较好的催化能力，反应产率没有明显下降。

技术总结
本发明公开了一种可重复利用的手性催化剂的制备方法及其应用，属于有机合成技术领域。其步骤为：使用体积分数为90％的冰醋酸水溶液为溶剂，加入壳聚糖和聚氧化乙烯搅拌均匀，然后放入注射器中，进行静电纺丝制成有纳米结构的纤维膜，纺丝电压20kV，接收距离10cm，湿度20％‑30％，温度21‑25℃。然后将膜在40℃下干燥得纳米纤维膜，然后将膜再在脯氨酸水溶液中震荡24h，将膜从溶液中捞出后即可用于反应的催化。

技术研发人员：张延华,梁继超,薛慧敏,陈虹宇
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16