[发明专利]固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物及其制备方法

说明书

一种固载L‑脯氨酸CO₂响应性嵌段聚合物及其制备方法，是以N‑boc‑L‑ProlA、BnMA和DEA为共聚单体，接枝mPEG的三硫酯基RAFT试剂为大分子链转移剂，采用RAFT分散聚合法，先由N‑boc‑L‑ProlA和BnMA与大分子链转移剂反应，再加入DEA继续反应，脱去叔丁氧羰基保护后得到嵌段聚合物mPEG‑b‑P[BnMA‑co‑L‑ProlA]‑b‑PDEA。以所述嵌段聚合物作为催化剂，能够高效实现水相催化直接不对称Aldol反应，且通过简单离心分离就可完成催化剂与催化体系的分离。

技术领域

本发明属于高分子催化剂技术领域，涉及一种L-脯氨酸嵌段聚合物催化剂，特别是涉及一种具有CO₂响应性的固载L-脯氨酸嵌段聚合物，以及该嵌段聚合物的制备和应用。

背景技术

L-脯氨酸作为一种价廉易得的手性小分子，被广泛应用于催化直接不对称Aldol反应中。但直接使用L-脯氨酸作催化剂存在催化剂用量大、难以回收、需要在有机介质中催化等缺点，限制了L-脯氨酸的应用和发展。

为此，研究人员使用载体材料对L-脯氨酸进行固载，以期解决上述问题。其中，固载L-脯氨酸的两亲性嵌段聚合物能够在水中形成核壳型胶束，其疏水内核不仅可以提供催化反应所需的空间，而且可以增加反应底物和L-脯氨酸的局部浓度，最终在水相中高效催化直接不对称Aldol反应。但是两亲性嵌段聚合物具有形成的胶束不可逆、循环使用繁琐等缺点。

在两亲性嵌段聚合物中加入响应性嵌段聚合物，可以解决上述不足。常见的响应性两亲性嵌段聚合物包括温度响应性、pH响应性和CO₂响应性等，其中CO₂响应性嵌段聚合物作为一种特殊的pH响应性嵌段聚合物，在调控过程中只需向体系中引入CO₂气体刺激源，无需加热或加入其它化学刺激源（如酸、碱等），使得在多次可逆循环过程中避免了杂质的积累，具有很大的应用潜力和价值。

Monteiro等[ACS Macro Letters, 2013, 2(4): 327-331.]采用“一锅法”，以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、丙烯酸丁酯(BA)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和功能化L-脯氨酸(Boc-ProlA)为反应单体，制备出了最低临界溶解温度(LCST)范围为25～40℃的温度响应性嵌段聚合物PDMA₇₃-b-(NIPAM₆₃-co-BA₇-co-ProlA₅)。利用该聚合物在水相中50℃催化Aldol反应，反应24h后，转化率95%，对映体过量(ee)值96%，表明聚合物具有优异的催化性能。反应结束后，将体系温度降低至LCST以下，即可实现产物释放，通过离心可得到产物。这种固载L-脯氨酸的温度响应性聚合物能够实现水相催化直接不对称Aldol反应，同时获得高转化率及高立体选择性，但是催化反应需要加热到一定温度而消耗热能。

CN 108164665A公开了一种固载L-脯氨酸的pH响应性嵌段聚合物及其应用，其以甲氧基聚乙二醇三硫碳酸酯(PEG-DDMAT)为大分子链转移剂，可逆加成-断裂链转移(RAFT)分散聚合法共聚上氨基保护的Boc-ProlA和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)，最后脱除氨基保护形成固载L-脯氨酸的pH响应性嵌段聚合物PEG-b-P(DEAEMA-co-ProlA)。该聚合物需要加入氢氧化钠维持弱碱性条件(pH=7～8)才能自组装形成胶束为催化反应提供疏水空间，但却在催化体系中引入了OH^-和Na⁺杂质。同时，该聚合物在弱碱性条件下形成的胶束结构疏松，分散均匀，不易沉降，很难通过简单的离心回收催化剂。