[发明专利]季铵盐多聚－L－亮氨酸催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种季铵盐多聚-L-亮氨酸催化剂及其制备和 应用，应用是指该催化剂催化烯烃不对称环氧化，确切地说， 是指该催化剂催化α，β-不饱和酮不对称环氧化，属催化剂及 其制备和应用的技术领域。

背景技术

光学活性环氧酮类化合物是一类重要的生物活性化合物 合成子，通过选择性开环和官能团转化等反应，可以合成许 多有价值的手性化合物。α，β-不饱和酮的不对称催化环氧化 是制备该类光学活性环氧化物最重要的反应之一。而在催化 反应中，采用有机分子作为不对称环氧化反应的催化剂，具 有不含金属，污染少、毒性小、稳定性好、反应条件温和等 优点，对与合成药物的安全性以及化工过程绿色化具有重要 意义。1980年Juliá首次报道多聚氨基酸可以催化查尔酮类化 合物的不对称环氧化反应(Angrew.Ch em.Int.Ed.Engl.1980， 19，929)，多聚丙氨酸作催化剂反应的对映选择性(e e％)可达 83％，收率85％。这些氨基酸聚合物被称为合成酶(synthetic enzyme)或合酶(synzyme)。相对于天然酶而言聚氨基酸作为不 对称有机合成的催化剂具有以下优点：易得、价廉、易从反 应混合物中分离、活性稳定、产物光化学纯度高、易于回收 再利用。此后由于其潜在的理论研究价值和工业合成中的应 用前景，越来越多的科研工作者开始对其进行研究，大量研 究工作不断见诸报道。改进的多聚氨基酸催化查尔酮类化合 物的反应，可使底物几乎定量转化，同时对映选择性ee％值高 达95％(Tetrahedron Lett.2004，45，5069)。然而，传统聚氨基 酸催化剂至少有3个因素制约其在工业化方面的应用：(1)催 化剂用量大，约为底物重量的200％；(2)反应速度非常慢， 一般需要几天时间才能完成(Tetrahedron1984，40，5207)； (3)催化剂呈胶状，给实际操作及催化剂的回收带来很大困 难。Geller等报道了在多聚-L-亮氨酸催化的烯烃不对称环氧 化反应体系中加入季铵盐作为相转移催化剂，可加快反应速 度，降低催化剂用量，但是由于催化剂仍然呈胶状，产物分 离和催化剂回收问题仍然没有解决(Tetrahedron Lett.2004， 45，5069)。为了解决这些问题，本发明人曾将多聚-L-亮氨酸 共价枝接固载在硅胶上，使催化剂呈粉末状，便于回收，但 催化剂用量大(约为底物重量的400％)的问题仍然没有解决， 并且催化剂在循环使用时对映选择性e e％值迅速下降 (Tetrahedron Lett.，2005，46，5665)。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是推出一种季铵盐多聚 -L-亮氨酸催化剂。

为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案，其特 征在于，所述的催化剂由带有氨基的季铵盐与多聚-L-亮氨酸 连接而成，具有如下所示的分子结构式：

其中，R₁、R₂、R₃为C₁-C₁₆的烷基、取代烷基、烷氧基、取代 烷氧基、取代芳基或取代杂环基，X^-为阴离子F^-、Cl^-、B r^-、 I^-、SO₄^2-、BF₄^-或PF₆^-，n≥1，平均链长m＝10～60。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种季铵盐多聚 -L-亮氨酸催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案。以带 有氨基的季铵盐引发L-Leu NCA聚合，制得季铵盐多聚-L-亮 氨酸催化剂，与制备有关的化学反应简式为

现详细说明本发明的技术方案。

一种季铵盐多聚-L-亮氨酸烯催化剂的制备方法，其特征 在于，具体操作：7.8g的L-Leu NCA中加入100～300g无水四 氢呋喃，室温和氮气保护下搅拌，得到澄清溶液；向所述的 溶液加入1～6mmol的季铵盐，室温和氮气保护下搅拌72小时； 过滤，乙醚洗涤，烘干、研细，得粉末状产物季铵盐多聚-L- 亮氨酸催化剂，收率33％～91％，产物的平均链长m＝10～60。