[发明专利]一种新型高分子手性催化剂及其制备方法和用途

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种高分子手性催化剂及其制备方法，可用于催化不对称羟醛缩合反应，尤其是该催化剂的温敏效应可用于催化剂的分离回收。 

二、背景技术：

智能材料，是一种可以对环境感知和响应，并具有功能发现能力的新型材料，是近几年来颇受广大科学工作者重视的高技术尖端材料。在医学领域、土木建筑领域、航天航空领域、机械工业、国防工业等都有着良好的应用前景。 

智能材料包括对温度敏感的材料，对pH敏感的材料，对光敏感的材料等。其中温度敏感高分子材料是较为热门的一类。中国发明专利(CN 86103237A)报道了一种由聚酰胺和酚醛缩聚物及其他组合物组成的高聚物温度敏感材料，该材料用于家用电热器上的温度感测元件或热敏加热器等类似产品，表现出出色地抗湿性，温度敏感性和耐热性。 

本发明中所用的温敏材料是聚N-异丙基丙烯酰胺，由于其同时具有疏水和亲水集团，使其成为一种重要的温敏型高分子材料。它可用于制造药物控释材料、脱水剂、酶的固定材料、特种涂料、胶粘剂等。 

手性分子，是化学中结构上镜像对称而又不能完全重合的分子。手性优择(Chiral preference)[尤启东，林国强.手性药物.研究与应用.北京：化学工业出版社，2004，P1-56.]在化学、生物学、材料学、医学和药学的理论和实践中都有极其重要的意义。对单一对映体化合物的迫切需求引起了学术界和工业界的极大关注，也推动着手性技术的迅猛发展。 

不对称催化是合成手性分子的重要途径。不对称催化的催化剂包括：酶、金属催化剂以及有机催化剂。酶在生物催化中作为催化剂具有专一性、高效性、反应条件温和等优点，但由于其催化的底物范围窄，稳定性和重复利用性低，使其应用受到限制[N.Bruns，J.C.Tiller.Nano.Lett.，2005，5，45.]。金属催化剂是目前应用最广泛的不对称催化剂，催化范围广，活性高，已经用于工业生产，但贵金属昂贵，增加了工业成本[Bari L D，Lelli M，SalVadori P..Chemistry.2004，10： 4594.]。相比而言，有机小分子催化剂反应条件温和、成本低、反应体系无重金属残留。由于这些优势，有机催化剂用于不对称合成，具有良好的工业化优势，得到人们的广泛关注。 

L-脯氨酸及其衍生物含有氨基、羧基双官能团，既可以起到碱催化作用又能起到酸催化作用，并且还能起到酸-碱协同作用，这一点类似于生物酶催化作用。此外，L-脯氨酸及其衍生物可以作为一个双齿配体，与金属形成有催化活性的金属螯合物。L-脯氨酸有别于其它氨基酸，脯氨酸中的氨基为吡咯环二级胺，可与金属形成双环[3，3，0]辛烷类物质，它的氨基易于形成亚胺和烯胺中间体[E.R.Jarvo，S.J.Miller.Tetrahedron，2002，58，2481.]。因此，L-脯氨酸及其衍生物是用于不对称催化合成手性分子的最常用的有机小分子催化剂之一。 

L-脯氨酸催化羟醛缩合反应具有良好的催化性能。中国发明专利(CN 200710048338.4)报道了一种L-脯氨酸衍生物催化环己酮与芳香醛的Aldol反应，表现出良好的活性和立体选择性(90∶10～99∶1)。中国发明专利(CN 200610018738.6)报道了一种L-脯氨酸催化丙酮与芳香醛的Aldol反应，表现出良好的对映选择性(ee＝80.4％～97.1％)。但是，L-脯氨酸可重复利用性差、反应溶剂的使用受到限制等[李经纬，徐利文，夏春谷.有机化学,2004，24(1)：23～28]。 

聚合物负载的L-脯氨酸催化剂重复利用性能优越。例如：Benaglia等将PEG500单甲基负载的L-脯氨酸催化剂用于催化不对称羟醛缩合反应。催化剂通过在乙醚中沉淀然后过滤回收(回收率70％-80％)，然后在丙酮和4-硝基苯甲醛的羟醛缩合反应中重复利用三次，反应产物的收率和ee值无明显变化。[(a)Benaglia，M.；Celentano，G.；Cozzi，F.AdV.Synth.Catal.2001，343，171.(b)Benaglia，M.；Cinquini，M.；Cozzi，F.；Puglisi，A.；Celentano，G.AdV.Synth.Catal.2002，344，533-542]。但是，上述负载催化剂是通过共价键、离子键或弱相互作用等方法将L-脯氨酸嫁接到载体上的，这些方法制得的催化剂存在诸多问题，如催化剂不稳定、易流失，负载量不可调控等。