[发明专利]固载L-脯氨酸温度响应性核壳微凝胶及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种固载L‑脯氨酸温度响应性核壳微凝胶，是以甲基丙烯酸甲酯与4‑羟基‑L‑脯氨酸交联形成疏水性内核微凝胶P(MMA‑co‑L‑ProlA)核层，并在所述核层上交联温度响应性单体N‑异丙基丙烯酰胺形成壳层，得到具有P(MMA‑co‑L‑ProlA)@PNIPAM结构的核壳微凝胶。所述微凝胶的L‑脯氨酸固载量0.3～0.6mmol/g，平均数均粒径1.55～1.80μm，不仅能够在水相环境中高效高选择性催化直接不对称Aldol反应，而且通过简单的离心分离就可以回收所述微凝胶循环使用。

技术领域

本发明属于高分子催化剂技术领域，涉及一种基于L-脯氨酸的高分子催化剂，特别是固载L-脯氨酸的温度响应性微米级核壳微凝胶，以及该微凝胶的制备方法。

背景技术

L-脯氨酸结构简单，原料易得，是典型的手性有机小分子，也是直接不对称Aldol反应中的重要手性催化剂。

大多数直接不对称Aldol反应需要在有机溶剂中进行，而L-脯氨酸却在有机溶剂中溶解性较差。因此，L-脯氨酸在催化直接不对称Aldol反应时，存在催化剂用量大、催化效率低的不足。同时，催化剂也容易在反应过程中失活，导致催化剂难以重复使用。

使用载体材料对L-脯氨酸催化剂进行固载，是解决上述问题的一种有效方法。聚合物离子液体、温度响应性有机聚合物和有机-无机杂化微球是近几年来应用于固载L-脯氨酸及其衍生物的新型载体。但是，较为常见的单链型和两亲性聚合物载体都在产物的分离以及催化剂循环使用方面存在有一定的局限性。

微凝胶是一种呈三维网络结构的聚合物胶体粒子，粒径范围10～5000nm。作为单个聚合物分子，微凝胶在一定条件下可以保持其形态，利用其内部的网络结构作为纳米反应器，因此成为了目前的研究热点。智能响应性微凝胶除了上述优点外，还能通过外界环境的改变来调节自身的结构和性质，利用这些智能响应性微凝胶作为纳米反应器，可以同时实现对催化剂活性的控制及催化剂的分离回收。

在众多的环境响应型微凝胶中，温度的改变是极易实现的。而且当以温度作为刺激方式时，响应的引发无需加入其它化学助剂，也不会改变体系的化学组成。这就使得温敏性微凝胶脱颖而出，成为了研究较多的一类智能微凝胶。但是，目前报道的温度响应性微凝胶的粒径都比较小，以其作为固载型催化剂应用于催化直接不对称Aldol反应时，在循环使用过程中催化剂的损失较大，并且催化剂的回收再利用方式比较复杂。

CN 106423292A公开了一种负载功能化L-脯氨酸的具有温度/磁双响应性的杂化微球制备方法，该杂化微球在催化反应完成后，需要通过外加磁场才能够完成催化剂的回收利用，操作过程复杂。同时，该杂化微球的制备方法也比较繁琐。

O’Reilly[Chem. Sci., 2013, 4, 965-969]采用两步乳液聚合方法，以甲基丙烯酸甲酯MMA、甲基丙烯酸叔丁酯^tBuMA、甲基丙烯酸丁酯ⁿBuMA、甲基丙烯酸月桂酯LMA和L-脯氨酸甲基丙烯酸酯ProMA交联，形成不同疏水程度的纳米微凝胶；再以此纳米微凝胶为种子，以甲基丙烯酸叔丁酯^tBuMA为壳层单体，聚合形成非响应性核壳型微凝胶。在四氢呋喃/丙酮(1∶5)中使用该微凝胶催化环己酮与对硝基苯甲醛的不对称Aldol反应，在催化剂浓度1mol%、催化剂功能化程度(DoF)2wt%、交联密度0.5wt%的条件下，反应转化率Con.(%)73%，非对映立体选择性Anti/Syn值97/3，对映体过量百分数ee%值99，催化效率较为理想。但是该研究并未涉及催化剂的分离回收利用。