[发明专利]一种3D网状Cu基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种3D网状Cu基催化剂及其制备方法和其在催化手性氨基酸酯加氢制备手性氨基醇反应中的应用。所述催化剂包括骨架和活性组分，所述骨架为UiO‑66，所述活性组分为Cu。制备方法为：将N,N‑二甲基甲酰胺和甲酸混合均匀，加入ZrOCl₂和对苯二甲酸，超声至固体溶解，得到的混合溶液经过水热反应、固液分离、洗涤、干燥得到所述的UiO‑66；将Cu的盐溶液与UiO‑66搅拌混合，得到的混合物经过静置老化、干燥、焙烧得到所述的3D网状Cu基催化剂。本发明制备的3D网状骨架中的金属Cu分散均匀，具有活性组分颗粒大小可控，氨基酸酯转化率高，氨基醇选择性好，产物构型保持好，光学选择性高等优点。

技术领域

本发明涉及催化剂制备方法及应用技术领域，尤其是涉及一种3D网状Cu基催化剂的制备方法及在制备手性氨基醇中的应用。

背景技术

手性氨基醇是一类极其重要的具有手性特征的有机小分子化合物，可作为合成众多手性大分子的必要“手性源”，在手性药物合成和精细化工中有着广泛的应用。同时，手性氨基醇对其它不同的对映异构体具有手性识别的能力，因此可作为一种有效的手性拆分剂，应用于其它外消旋化合物的手性拆分领域。因此，大批量、绿色环保、低成本地生产手性氨基醇具有重要的科学研究和实际应用价值。

传统的手型氨基醇合成方法为采用还原剂的化学还原法，例如金属氢化物、硼烷等，对手性氨基酸及其衍生物上的羧基或羰基进行化学还原，得到相应的手性氨基醇。化学还原法操作温度较低，产物构型保持好，具有很高的光学产率。但是由于分子中活泼的氨基的影响，使得不同的氨基酸及其衍生物中的羧基或羰基的还原不同于一般有机酸和有机酮，被还原的难易程度也不一样，在还原剂和还原方法的选择上要比一般的有机酸、酮更为复杂。此外，由于还原剂的还原性能较强，是强放热反应，只适合实验室小规模生产，无法满足工业化生产要求。

催化加氢反应是另一种获得手性氨基醇的有效方法。该方法是指反应底物分子在催化剂的作用下，活化后的氢分子加成到底物分子中不饱和基团上，使之形成饱和键的反应。催化加氢方法制备手性氨基醇具有以下优点：1)反应后处理简单，反应带来的污染较少；2)反应过程控制容易，生产规模可控，有工业生产应用前景；3)以氢气为反应氢源，价格便宜，绿色环保。

近年来，采用催化加氢的方法制备手性氨基醇己有报道，但都是使用贵金属催化剂。如M.Studer等人使用Nishimura催化剂(铀、佬的混合氧化物，其中Rh 45.9％、Pt19.9％)，在25℃和10MPa氢气压力的条件下催化α-氨基酸酯反应生成α-氨基醇，同时分子中的苯环也被加氢到环己烷，得到较高的转化率和产率(Advanced SynthesisCatalysis,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)。Jere等人用Ru/C为催化剂，在含磷酸的水溶液中L-丙氨酸催化加氢制备L-丙氨醇，在100℃反应6h后，收率大于90％，产物的ee值＞99％(Organic Letters,2003,5(4):527-530)。上述催化剂都采用贵金属制备，成本很高，不适宜工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有手性氨基醇制备过程中所用的催化剂成本很高，不适宜工业化生产等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

一种3D网状Cu基催化剂，包括骨架和活性组分，其特征在于，所述骨架为UiO-66，所述活性组分为Cu，其中，Cu的负载量为1.5～5wt％。