[发明专利]一种用于制备手性氨基醇的催化剂及制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，涉及一种用于制备手性氨基醇的催化剂及制备方法。具体的说涉及一种以铜、过渡金属和稀土氧化物为活性组分，氧化铝为载体的催化剂，该催化剂可以催化手性氨基酸酯加氢制备手性氨基醇反应，可获得较高的产物收率。

背景技术

手性氨基醇类化合物含有配位能力强的N原子和O 原子，可与多种元素形成络合物，能较方便地控制配位数和立体构型，提高配合物的刚性，因而可以催化和诱导多种类型的不对称有机反应，使得它与金属结合后成为一类非常重要的、高效的不对称合成催化剂。同时，氨基醇结构普遍存在于众多生物活性化合物中，是一种重要的手性中间体，如苏氨醇、丙氨醇、苯丙氨醇等已广泛应用于多肽类、喹诺酮类手性药物的合成中。因此，研究手性氨基醇的制备具有重要的理论和应用价值。

用还原剂（如金属复氢化物、硼烷、氢气等）对氨基酸或其衍生物进行还原是制备手性氨基醇的最重要手段，最为常用的金属复氢化物为四氢化铝锂（LiAlH₄）、硼氢化钾（钠、锂）。金属复氢化物是具有四氢负离子或四氢硼离子的复盐结构，这种复合阴离子具有亲核性，可以向极性不饱和键中带正电的碳原子进攻，继而发生氢负离子转移而被还原。在质子溶剂中进行反应时，便能得到醇。这类还原剂的还原能力以氢化铝锂（LiAlH₄）最大，可被还原的功能基范围广泛，因而选择性较差；硼氢化锂次之，硼氢化钾（钠）较小。随着弱氧化剂如I₂、H₂SO₄等的引入，与硼氢化钠组成新的氧化-还原体系，极大地提高了硼氢化钾（钠）的还原能力，扩大了硼氢化钾（钠）的应用范围。但此类方法的还原剂价格昂贵，且副产物较多，产物较难分离。

近年来，用催化加氢方法制备手性氨基醇已有报道，如M. Studer等人使用Nishimura催化剂（铂和铑的混合氧化物，其中Rh 45.9％和Pt 19.9％）在25 °C和10 MPa氢压的条件下催化α-氨基酸酯加氢制备α-氨基醇，同时苯环也被加氢到环已烷，得到较高的转化率和产率（Advanced Synthesis & Catalysis, 2001, 343 (8) : 802-808）；Miller等人报道了用Ru/C催化剂水相氢化L-丙氨酸到L-丙氨醇的工艺（Ind. Eng. Chem. Res, 2004, 43 (13): 3297- 3303）。上述的催化剂都采用贵金属制备，成本太高，不适宜工业化生产。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于手性氨基酸酯催化加氢生产手性氨基醇的催化剂及制备方法，以克服现有技术中生产成本高等存在的不足，本发明的催化剂制备工艺简单、原料来源广，对手性氨基酸酯催化加氢生产手性氨基醇反应具有很好的活性，可以代替现有的贵金属催化剂，实现商业化应用。

本发明的技术思想是使用便宜的过渡金属和稀土氧化物通过科学的设计和制备成加氢催化剂，实现对手性氨基酸酯催化加氢生产手性氨基醇反应的高活性，以取代贵金属加氢催化剂，从而降低催化剂的成本。

本发明的技术方案

一种用于制备手性氨基醇的催化剂，由载体及活性组分组成，所述的载体为氧化铝（Al₂O₃），所述的活性组分由铜（Cu）及过渡金属氧化物（MOx）和稀土氧化物（ReOx）组成；

在所述的一种用于制备手性氨基醇的催化剂中，铜（Cu）及过渡金属氧化物（MOx）和稀土氧化物（ReOx）及载体氧化铝（Al₂O₃）的量按Cu：(M+Re)： Al的摩尔比计算，即Cu：(M+Re)：Al为1：0.05~1：0.5~2，优选为1：0.1~0.5：1；

在所述的活性组分中铜（Cu）及过渡金属氧化物（MOx）和稀土氧化物（ReOx）的量按Cu：(M+Re)的摩尔比计算，即Cu：(M+Re)为1~20：1，优选为2~10:1；

其中过渡金属氧化物（MOx）和稀土氧化物（ReOx）按M：Re的摩尔比计算，即M：Re为1~20：1，优选为4~10：1；

所述的过渡金属氧化物（MOx）为氧化镍、氧化锌、氧化钼及氧化钨中的一种或两种以上的混合物；

所述的稀土氧化物（ReOx）为氧化铈、氧化镧、氧化钐、氧化钆及氧化镨中的一种或两种以上的混合物。

上述的一种用于制备手性氨基醇的催化剂的制备方法，包括以下步骤：