[发明专利]一种含钯高分子胶束水相催化合成联苯类化合物的方法

说明书

本发明公开了一种嵌段共聚物高分子胶束负载钯纳米颗粒用于催化在水相中的Suzuki‑Miyaura偶联反应，以制备具有重要药理意义的联苯类化合物的方法。本发明将芳基取代溴、芳基取代硼酸、碳酸钾和所设计的聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯‑b‑聚甲基丙烯酸月桂酯负载钯纳米颗粒(Pd@PDMAEMA‑b‑PLMA)在25℃条件下于溶剂水中进行反应，可以高产率得到各类联苯化合物。该反应产物具有图1所示结构：其中Rsubgt;1/subgt;和Rsubgt;2/subgt;如本发明所定义。本发明具备反应条件温和、底物普适性广泛、产物收率高、水相反应体系绿色环保、催化剂可回收再利用等优点。

技术领域

本发明属于化学合成工艺领域，具体涉及一种使用可循环利用的聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯-b-聚甲基丙烯酸月桂酯负载钯纳米颗粒(Pd@PDMAEMA-b-PLMA)复合纳米材料用作催化剂在水溶液中催化Suzuki-Miyaura偶联反应，用于合成具有重要药理意义的联苯类化合物的方法。

背景技术

Suzuki-Miyaura偶联反应是一种有机合成领域中构建Csp²–Csp²键最重要的方法之一，可广泛用于合成具有联芳基骨架的生物活性和功能分子。在传统的Suzuki-Miyaura偶联反应中，金属钯是必不可少的催化剂。但是金属钯及其化合物十分稀有和昂贵，且在反应中容易发生失活，并由于后处理过程中的流失被排放至水体、土壤中造成污染。此外，该反应的顺利实施通常需要使用大量有机溶剂做为介质，如1,4-二氧六环、四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯等。这些有机溶剂易挥发且有毒，使用过程中难免会对环境造成影响。因此，如何构造绿色环保的新型Suzuki-Miyaura偶联反应催化体系，减少有机溶剂的使用和钯催化剂的流失，仍然是该方向的研究热点和亟待解决的问题。

嵌段聚合物是由两种或多种不同的单体单元组成的高分子化合物。近年来，嵌段共聚物由于其在各个领域的广泛应用，逐渐引起了人们的极大兴趣，其中包括化妆品、药物输送、生物传感器、微电子学、催化和涂层等。制备嵌段聚合物的方法众多。其中，可逆加成断裂链转移自由基(RAFT)聚合，由于具有单体普适性宽、聚合条件温和、操作简便、能够应用于多种复杂聚合物结构的设计及合成等优点，是合成嵌段聚合物最重要的方法之一。两亲性嵌段共聚物是指在嵌段共聚物分子结构中，同时拥有亲水性链段和疏水性链段。这种结构使其能够在合适的溶剂中自组装形成纳米颗粒，例如囊泡状、蠕虫状、核壳状等。

由于嵌段聚合物的上述特性，本发明通过RAFT法制备了一系列水溶性两亲性嵌段聚合物PDMAEMA-PLMA，并用于负载钯纳米颗粒，成功实现了水相高效催化Suzuki-Miyaura偶联反应。本发明利用亲水性PDMAEMA(聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯)链段的氨基配体实现对钯纳米颗粒的锚定作用，在水相聚合物自组装胶束内层形成催化活性中心；同时利用PLMA(聚甲基丙烯酸月桂酯)链段构成疏水胶束核心，用于在水相中临时负载憎水偶联反应底物。因此，本发明所制备的含钯高分子胶束催化体系同时具备两亲性嵌段聚合物的优异水相溶解性和纳米级钯颗粒的高偶联活性，并解决了传统Suzuki-Miyaura偶联反应中大量使用有机溶剂、钯催化剂易失活流失、以及会对环境造成严重污染等问题，是一种条件温和、底物普适性强、分离产物方法简单、反应体系不使用有机溶剂、催化剂可循环利用的方法。

综上所述，本发明通过PDMAEMA-b-PLMA两亲性嵌段聚合物负载钯纳米颗粒，成功制备在水相中具有偶联反应催化活性的Pd@PDMAEMA-b-PLMA纳米胶束，实现了卤代芳烃与芳基硼酸之间的室温水相Suzuki-Miyaura偶联反应催化剂，合成了一系列具有重要药理意义的联苯类化合物。此外，本方法还利用该纳米胶束催化剂在正己烷中无法溶解的特性，使用正己烷对反应结束后水相混合物进行萃取，成功将产物从反应体系中分离出来，实现对钯催化剂的回收利用。

发明内容

现在将通过以下条款来描述本发明的内容和技术实施方式。