专利名称：利用王氏树脂固载手性Salon-Co(Ⅲ)催化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种催化剂的制备方法，特别是涉及利用王氏树脂固载手性 Salon-Co (III)催化剂的制备方法。
背景技术：
从现在的市场格局来看，2002年全球500种畅销药物中手性化学品药物有289种， 占59%。专家预测，2005年世界手性化学品药物总销售额将达1720亿美元，2010年可望 超过2500亿美元。而随着手性技术的日臻成熟，世界手性药物市场以前所未有的速度迅猛 发展，手性化学品占总药物化学品需求的比例将从61%上升到70%左右。观察手性药物市 场，可以发现其呈现逐年稳定而迅速增长态势。在1993年，手性药物的全球销售额只有330 亿美元；1994年为452亿美元；1998年达到867亿美元；1999年为963亿美元(也有资料统 计为1150多亿美元)；2000年为1330亿美元。至2003年，手性药物市场每年以8%的速度 递增。中国目前的药物市场居全球第7位，居于美国、日本、德国、法国、英国和意大利之后。 到2010年，中国的药物市场将达到240亿美元，超越英国和意大利列第5位。中国将随着 人们对用药安全、高效等方面要求的不断提高，对手性药物的需求逐年增长。王氏树脂固载 手性Salon-Co (III)催化剂是重要的手性缘化合物，从立体结构上，具有光学活性特征，因 而具有立体选择性和手性识别的功能；在立体控制合成有机化合物方面是一类极有价值的 催化剂，通过手性环氧氯丙烷为反应起始物，可以得到很多有用的高光学纯度药物中间体。 手性环氧氯丙烷在工业上的重要应用是合成肉毒碱。研究发现，L-肉毒碱具有生理活性， 可作为食品营养强化剂和治疗用药物，而D-肉毒碱对肉碱乙酰转移酶和肉碱脂肪转移酶 有竞争性抑制作用，因此L-肉毒碱的制备和应用更引起人们的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用王氏树脂固载手性Salon-Co (III)催化剂的制备 方法，用该方法制取的催化剂，固载载体对催化活性中心离子的影响较小，王氏树脂固载手 性Salon-Co (III)催化剂用于手性环氧氯丙烷生产过程中可以回收重新利用，降低成本，能 够产生环境保护和经济上的双重效益。本发明的目的是通过以下技术方案实现的利用王氏树脂固载手性Salon-Codll)催化剂的制备方法，该方法包括首先将氯 化氢气体与多聚甲醛和水杨醛通过氯甲基化反应制得5-氯甲基水杨醛(产物1)，利用烷基 化反应，将5-氯甲基水杨醛加入王氏树脂溶解液中，以二氯乙烷为溶剂，回流反应得到王 氏树脂基-对甲基水杨醛(产物2)；在四氢呋喃(THF)溶剂和N2保护条件下，将产物2与 (R，R)_环己二胺回流反应制得手性王氏树脂亚甲基-3-(1'-亚胺-2'-胺)环己基-苯 酚(产物3)，将产物3与3，5- 二叔丁基水杨醛回流反应制得王氏树脂固载手性Salen配 体(产物4)，将产物4与Co (OAc)2 · 4H20回流反应制得王氏树脂固载手性Salen-Co ( II ) 配合物(产物5)，将产物5在LiCl催化条件下氧化得到王氏树脂固载手性Salen-Co (III)
3催化剂(产物6)；产物6为丝织包覆状球体；产物6用于手性环氧氯丙烷的水解拆分，重复 使用5次，所得产物转化率为47. 5%，e. e.值为96. 8%。所述的利用王氏树脂固载手性Sal0n-C0(III)催化剂的制备的方法，该方法采用 王氏树脂为固载基体。所述的利用王氏树脂固载手性Sal0n-C0(III)催化剂的制备的方法，该方法采用 制备的5-氯甲基水杨醛为初始链接物。所述的利用王氏树脂固载手性Sal0n-C0(III)催化剂的制备的方法，该方法在手 性环氧氯丙烷生产工艺过程中王氏树脂固载手性Sal0n-C0(III)催化剂可以回收重新利用。所述的利用王氏树脂固载手性Sal0n-C0(III)催化剂的制备的方法，该方法制备 的催化剂为王氏树脂基丝织包覆状球体。本发明的优点与效果是1.本方法提出了一种既经济又环保的王氏树脂固载手性Salen-C0(III)催化剂生 产方法，产品质量高，附加值高，同时在手性环氧氯丙烷拆分工艺过程中王氏树脂固载手性 Salen-Co (III)催化剂可以回收重新利用，能够给企业带来环境保护和经济效益双丰收。2.采用王氏树脂固载手性Salen-C0(III)催化剂，能够使设备投资降低，生产手性 环氧氯丙烷的成本降低，且不造成二次污染，可达到节能减排之目的。
图1为本发明的工艺流程方框图；图2为本发明的产物IR谱图；图3为本发明的产物SEM分析图像(X500)图；图4为本发明的产物SEM分析图像(X 1000)图。注本发明的图2-图4为产物状态的分析示意图或照片，图中文字或影相不清晰 并不影响对本发明技术方案的理解。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行详细说明。1.本发明的基本原理(王氏树脂固载Salen-C0(III)配合物的合成路线) 将氯化氢气体与多聚甲醛和水杨醛通过氯甲基化反应制得5_氯甲基水杨醛(产 物1)，利用Friedel-Crafts烷基化反应机理，将产物1与王氏树脂反应制得王氏树脂-对 甲基水杨醛(产物2)。利用羰基的亲核加成缩合反应，将产物2与(R，R)-环己二胺反应 制得手性王氏树脂亚甲基-3-(1'-亚胺-2'-胺)环己基-苯酚(产物3)，将产物3与 3,5- 二叔丁基水杨醛回流反应制得王氏树脂固载手性Salen配体(产物4)。利用络合氧 化反应原理，将产物4与Co(OAc)2 · 4H20回流反应制得王氏树脂固载手性Salen-Co ( II ) 配合物(产物5)，将产物5在LiCl催化条件下氧化得到王氏树脂固载手性Salen-Co (III) 催化剂。2.本发明的基本方案第一步是以氯化氢气体与多聚甲醛和水杨醛为原料，通过氯甲基化反应制备 5_氯甲基水杨醛；第二步是以5-氯甲基水杨醛与王氏树脂为原料，通过Friedel-Crafts烷基化反 应制得王氏树脂_对甲基水杨醛；第三步是以王氏树脂_对甲基水杨醛与(R，R)-环己二胺为原料，通过羰基的亲核 加成缩合反应制得手性王氏树脂亚甲基-3_(Γ -亚胺-2'-胺)环己基-苯酚；第四步是以手性王氏树脂亚甲基-3-(Γ -亚胺-2'-胺)环己基_苯酚与3， 5- 二叔丁基水杨醛为原料，通过羰基的亲核加成缩合反应制得王氏树脂固载手性Salen配 体；第五步是以王氏树脂固载手性Salen配体与Co(OAc)2 · 4Η20为原料，通过络合反 应制得王氏树脂固载手性Sal en-Co ( II )配合物；第六步是将王氏树脂固载手性Salen-Co ( II )配合物，在LiCl催化条件下氧化得 到王氏树脂固载手性Salen-Co (III)催化剂。
3.本发明的技术方法本发明根据氯甲基化、Friedel-Crafts烷基化、羰基的亲核加成缩合、络合以及催 化氧化反应机理，采用氯化氢气体、多聚甲醛、水杨醛、王氏树脂、(R，R)-环己二胺、3，5_ 二 叔丁基水杨醛、Co (OAc)2 · 4H20等为原料，制备得到王氏树脂固载手性Salen-Co (III)催化 剂。4.本发明具体的实施方案4. 1 5-氯甲基水杨醛(产物1)的合成称取12. 6g(0. 42mol)多聚甲醛，投入到盛有80mlNa0H溶液的三口瓶中，在60°C 下加热解聚，解聚后，稍微冷却后，一次性加入170ml浓盐酸和41ml (0. 42mol)水杨醛，加转 子搅拌，通入干燥的HCl气体，保持水浴温度在30°C，反应Ih后开始出现白色絮状物，继续 反应2h后，停止反应。将反应物在39°C下静置24h后，用砂芯滤器抽滤，去除滤液，取滤渣 溶于乙醚(150ml)，溶液用布氏漏斗抽滤去除白色悬浮物，滤液倒入分液漏斗中静置分液， 去除红油层。用饱和食盐水将上层清液的PH值调至中性后，将50g无水硫酸镁投入到溶液 中进行干燥，放置过夜，用锥形玻璃漏斗过滤滤除干燥剂，将滤液倒入蒸馏烧瓶中蒸馏(蒸 馏温度48°C )，蒸出约2/3体积的乙醚后，移入-20°C的冰箱中冷冻2h，迅速用布氏漏斗抽 滤后，用加热到3(T60°C的石油醚洗涤滤渣三次。固体物质移入真空干燥箱中真空干燥12h 至恒重，得到产物1，经IR谱图分析和SEM分析，证明产品为5-氯甲基水杨醛，呈无色针状 晶体。4. 2王氏树脂基-对甲基水杨醛(产物2)的制备取13. 92g (58. (kimol)王氏树脂(200 400 目)，2g 无水 AlCl3,投入盛有 55mlCH2Cl2 与4ml硝基苯的混合溶剂的三口瓶中搅拌，在温度23°C下溶胀3(T60min。在IOOml烧杯中 用IOml CH2Cl2溶解Ig (58. Ommol) 5-氯甲基水杨醛后，用125ml滴液漏斗将其缓慢滴加入 上述混合物，在温度68°C下加热回流纩3h。冷却至室温后过滤，固体物质依次用lmol/L的 盐酸、甲醇、蒸馏水和甲醇洗涤。洗完后将固体物质在索氏提取器中在温度59 °C下用甲醇抽 提12h，移入真空干燥箱中在温度35°C下真空干燥8h后得到产物2，产品为明黄色颗粒，经 IR谱图分析，产品为王氏树脂基-对甲基水杨醛。4.3手性王氏树脂亚甲基_3-(1'-亚胺-2'-胺)环己基-苯酚(产物3)制 备将3. 4g王氏树脂基-对甲基水杨醛投入盛有20ml四氢呋喃(THF)的三口瓶中 搅拌，在温度66°C下溶胀3(T60min，一次性加入0. 35g(3. Ommol) (R，R)-环己二胺在N2保 护、温度49°C的条件下回流反应2h，反应停止后用砂芯滤器抽滤，滤渣在索氏提取器中在 温度59°C下用甲醇抽提l(Tl2h，固体物质移入真空干燥箱中在温度35°C下真空干燥12h， 得到产物3，产品为明黄色颗粒，经IR谱图分析，产品为手性王氏树脂亚甲基-3-(1'-亚 胺-2'-胺)环己基-苯酚(产物3)。4. 4王氏树脂固载手性Salen配体(产物4)的合成将3.6g手性王氏树脂亚甲基_3-(1'-亚胺-2'-胺)环己基-苯酚投入 盛有60ml四氢呋喃(THF)的三口瓶中搅拌，在温度66 °C下溶胀3(T60min，一次性加入 0. 7g (3. Ommol) 3，5- 二叔丁基水杨醛，在N2保护、温度59°C的条件下回流反应2h，停止回 流后用砂芯滤器抽滤，滤渣在布氏漏斗中在温度81°C下用甲醇抽提l(Tl2h，固体物质移入王氏树脂[固相多肽合成支持体，及对羟甲基苯氧甲基聚苯乙烯树脂(HMP树
真空干燥箱中在温度35°C下真空干燥12h，得到产物4，产品为明黄色颗粒，经IR谱图分析， 产品为王氏树脂固载手性Salen配体。4. 5王氏树脂固载手性Salen-Co ( II )配合物(产物5)的制备将4. 2g王氏树脂固载Salen配体投入盛有60ml四氢呋喃(THF)的三口瓶中搅 拌，在温度 59°C下溶胀 3(T60min，一次性加入 1. Ig (4. 5mmol)Co (OAc) 2 · 4H20，在 N2 保护、 温度597°C的条件下回流反应2h，得到产物5。4. 6王氏树脂固载手性Salen-Co (III)配合物(产物6)的制备将盛有产物V的反应液的三口瓶移出，向其中一次性加入0. 4g(10. Ommol)LiCl, 同时用空气压缩机向其中鼓气，在温度59°C下回流反应lh。停止反应后用砂芯滤器抽滤， 滤渣在温度81°C下索氏提取器中用甲醇抽提l(Tl2h，固体物质移入真空干燥箱中在温度 35°C下真空干燥12h，得到产物6，产品质量为4. lg，产品为棕黄色颗粒，经IR谱图分析和 SEM分析，产品为王氏树脂固载手性Salen-Co (III)配合物。王氏树脂固载手性Salen-Co (III)催化剂对环氧氯丙烷水解拆分的循环使用测试
表(手性催化环氧氯丙烷水解拆分结果表)
权利要求
利用王氏树脂固载手性Salon Co(Ⅲ)催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括首先将氯化氢气体与多聚甲醛和水杨醛通过氯甲基化反应制得5 氯甲基水杨醛(产物1)，利用烷基化反应，将5 氯甲基水杨醛加入王氏树脂溶解液中，以二氯乙烷为溶剂，回流反应得到王氏树脂基 对甲基水杨醛(产物2)；在四氢呋喃(THF)溶剂和N2保护条件下，将产物2与(R，R) 环己二胺回流反应制得手性王氏树脂亚甲基 3 (1′ 亚胺 2′ 胺)环己基 苯酚(产物3)，将产物3与3，5 二叔丁基水杨醛回流反应制得王氏树脂固载手性Salen配体(产物4)，将产物4与Co(OAc)2·4H2O回流反应制得王氏树脂固载手性Salen Co(Ⅱ)配合物(产物5)，将产物5在LiCl催化条件下氧化得到王氏树脂固载手性Salen Co(Ⅲ)催化剂(产物6)；产物6为丝织包覆状球体；产物6用于手性环氧氯丙烷的水解拆分，重复使用5次，所得产物转化率为47.5％，e.e.值为96.8％。
2.根据权利要求1所述的利用王氏树脂固载手性Sal0n-C0(III)催化剂的制备的方 法，其特征在于该方法采用王氏树脂为固载基体。
3.根据权利要求1所述的利用王氏树脂固载手性Salon-Co(III)催化剂的制备的方 法，其特征在于该方法采用制备的5-氯甲基水杨醛为初始链接物。
4.根据权利要求1所述的利用王氏树脂固载手性Salon-Co( III)催化剂的制 备的方法，其特征在于该方法在手性环氧氯丙烷生产工艺过程中王氏树脂固载手性 Salon-Co(III)催化剂可以回收重新利用。
5.根据权利要求1所述的利用王氏树脂固载手性Sal0n-C0(III)催化剂的制备的方 法，其特征在于该方法制备的催化剂为王氏树脂基丝织包覆状球体。
全文摘要
利用王氏树脂固载手性Salon-Co(Ⅲ)催化剂的制备方法，涉及一种催化剂的制备方法。通过氯甲基化反应制得5-氯甲基水杨醛(产物1)，回流反应得到王氏树脂基-对甲基水杨醛(产物2)；制得手性王氏树脂亚甲基-3-(1′-亚胺-2′-胺)环己基-苯酚(产物3)，制得王氏树脂固载手性Salen配体(产物4)，将产物4与Co(OAc)2·4H2O回流反应制得王氏树脂固载手性Salen-Co(Ⅱ)配合物(产物5)，将产物5在LiCl催化条件下氧化得到王氏树脂固载手性Salen-Co(Ⅲ)催化剂(产物6)；本发明制备的产品质量高，附加值高，同时催化剂可以回收重新利用，带来环境保护和经济效益。
文档编号B01J31/22GK101905171SQ201010217129
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者宁志高, 尤润格, 王国胜, 苗雨, 郭金 申请人:沈阳化工大学