离子对型稀土金属催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种离子对型稀土金属催化剂及其制备方法和应用，该离子对型稀土金属催化剂的结构如式(I)或(II)所示，其中，上式中，R选自H、C1‑C6的烃基或C1‑C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。通过该方法制得的离子对型稀土金属催化剂能够在温和的条件下催化三甲基硅腈对羰基化合物的亲核加成反应，并且反应效率高和绿色环保；另外，制备离子对型稀土金属催化剂的方法具有步骤简单、条件温和、反应速率和产物的产率均较高的特点，

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土金属催化剂，具体地，涉及离子对型稀土金属催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
α-氰醇由于其多官能团结构，是一类具有广泛应用价值的有机合成中间体，通过进一步反应可合成α-氨基酸或α-羟基酸等化合物。工业上生产氰醇主要采用氰化氢对羰基化合物的亲核加成反应制备。该方法使用剧毒的氰化氢作为亲核试剂。相比较，通过三甲基氰硅烷(TMSCN)与醛或酮的亲核加成反应再经过水解得到氰醇可以避免使用剧毒的氰化氢，在工业上具有重要应用价值。但是，现有的三甲基氰硅烷(TMSCN)与醛或酮的亲核加成反应存在需要催化剂量大，催化效率不高以及需要使用有机溶剂等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种离子对型稀土金属催化剂及其制备方法和应用，通过该方法制得的离子对型稀土金属催化剂能够在温和的条件下催化三甲基硅腈对羰基化合物的亲核加成反应，并且反应效率高和绿色环保；另外，制备离子对型稀土金属催化剂的方法具有步骤简单、条件温和、反应速率和产物的产率均较高的特点。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种离子对型稀土金属催化剂，该离子对型稀土金属催化剂的结构如式(I)或(II)所示，其中，上式中，R选自H、C1-C6的烃基或C1-C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。本专利技术还提供了一种上述的离子对型稀土金属催化剂的制备方法，该制备方法为：在有机溶剂和保护气的存在下，将如式(III)所示结构的配体一、如式(V)所示结构的[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3进行配位反应以制得如式(I)所示结构的离子对型稀土金属催化剂；或者，在有机溶剂和保护气的存在下，将如式(IV)所示结构的配体二、如式(V)所示结构的[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3进行配位反应以制得如式(II)所示结构的离子对型稀土金属催化剂；其中，R选自H、C1-C6的烃基或C1-C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。本专利技术进一步提供了一种上述的离子对型稀土金属催化剂在催化三甲基硅腈对羰基化合物的亲核加成反应中的应用。通过上述技术方案，本专利技术一方面通过[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3与配体一或者配体二进行配位反应制得如式(I)或(II)所示结构的离子对型稀土金属催化剂；另一方面利用离子对型稀土金属催化剂催化三甲基硅腈对羰基化合物的亲核加成反应，进而得到制备α-氰醇的中间体。另外，该亲核加成反应具有反应效率高和绿色环保的优点；同时，制备离子对型稀土金属催化剂的方法具有步骤简单、条件温和、反应速率和产物的产率均较高的特点。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例2中催化剂II-2的单晶衍射图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种离子对型稀土金属催化剂，该离子对型稀土金属催化剂的结构如式(I)或(II)所示，其中，上式中，R选自H、C1-C6的烃基或C1-C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。在本专利技术中，R和RE的在上述范围内选择，但是从制备的产率上考虑，优选地，R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素；更优选地，R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素；进一步优选地，R为H，RE选自Er、Sm、Dy或Y。本专利技术还提供了一种上述的离子对型稀土金属催化剂的制备方法，该制备方法为：在有机溶剂和保护气的存在下，将如式(III)所示结构的配体一、如式(V)所示结构的[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3进行配位反应以制得如式(I)所示结构的离子对型稀土金属催化剂；或者，在有机溶剂和保护气的存在下，将如式(IV)所示结构的配体二、如式(V)所示结构的[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3进行配位反应以制得如式(II)所示结构的离子对型稀土金属催化剂；其中，R选自H、C1-C6的烃基或C1-C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。在本制备方法中，R和RE的在上述范围内选择，但是从产物的产率上考虑，优选地，R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素；更优选地，R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素；进一步优选地，R为H，RE选自Er、Sm、Dy或Y。在本专利技术中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高产率，优选地，相对于1mmol[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3，配体一或者配体二的用量为2-2.5mmol；更优选地，相对于1mmol[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3，有机溶剂的用量为15-25mL。在上述制备方法中，配位反应的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高产率，优选地，配位反应至少满足以下条件：反应温度为45-55℃，反应时间为12-24h。同时，在本专利技术中，有机溶剂与保护气的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高产率以及反应速率，优选地，有机溶剂选自正己烷、四氢呋喃和甲苯的一种或多种；更优选地，保护气选自氦气、氮气和氩气中的一种或多种。本专利技术进一步提供了一种上述的离子对型稀土金属催化剂在催化三甲基硅腈对羰基化合物的亲核加成反应中的应用。在上述应用中，离子对型稀土金属催化剂的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化效果以及降低成本，优选地，相对于1mmol的羰基化合物，离子对型稀土金属催化剂的用量为0.0001-0.01mmol，更优选为0.002-0.01mmol。在上述应用中，原料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高产率，优选地，相对于1mmol的羰基化合物，三甲基硅腈的用量为1-1.5mmol。此外，亲核加成反应的具体反映条件可以在宽的范围内选择，但是为了提高反应的产率，优选地，亲核加成反应至少满足以下条件：反应温度为20-30℃，反应时间为2-6h。另外，在上述应用中，羰基化合物的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高反应的产率，优选地，羰基化合物选自酮类化合物或者醛类化合物；更优选地，羰基化合物选自脂肪酮类化合物、脂环酮类化合物、芳香酮类化合物或杂环酮类化合物；进一步优选地，羰基化合物为3-甲基-2-丁酮、环己酮、环戊酮、苯乙酮、对甲基苯乙酮、对氯苯乙酮、对溴苯乙酮、对硝基苯乙酮、邻甲基苯乙酮、邻氯苯乙酮、邻硝基苯乙酮、间硝基苯乙酮、间甲氧基苯乙酮、2-萘乙酮、1-乙酰基吡啶。在上述内内容的基础上，有机溶剂与保护气的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高亲核加成反应的产率以及反应速率，优选地，在亲核加成反应的体系中还包括有机溶剂；更优选地，有机溶剂选自正己烷、四氢呋喃和乙醚中的一种或多种。其中，有机溶剂的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步控制成本和环保，更优选地反应可以在无溶剂条件下进行。最后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子对型稀土金属催化剂，其特征在于，所述离子对型稀土金属催化剂的结构如式(I)或(II)所示，其中，上式中，R选自H、C1‑C6的烃基或C1‑C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。

【技术特征摘要】
1.一种离子对型稀土金属催化剂，其特征在于，所述离子对型稀土金属催化剂的结构如式(I)或(II)所示，其中，上式中，R选自H、C1-C6的烃基或C1-C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。2.根据权利要求1所述的离子对型稀土金属催化剂，其中，所述R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，所述RE选自钪、钇或镧系金属元素；优选地，所述R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，所述RE选自钪、钇或镧系金属元素；更优选地，所述R为H，所述RE选自Er、Sm、Dy或Y。3.一种如权利要求1或2所述的离子对型稀土金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：在有机溶剂和保护气的存在下，将如式(III)所示结构的配体一、如式(V)所示结构的[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3进行配位反应以制得如式(I)所示结构的离子对型稀土金属催化剂；或者，在有机溶剂和保护气的存在下，将如式(IV)所示结构的配体二、如式(V)所示结构的[(Me3Si)2N]3RE(μ-Cl)Li(THF)3进行配位反应以制得如式(II)所示结构的离子对型稀土金属催化剂；其中，R选自H、C1-C6的烃基或C1-C6的烃氧基，RE选自钪、钇或镧系金属元素。4.根据权利要求3所述的离子对型稀土金属催化剂，其中，所述R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，所述RE选自钪、钇或镧系金属元素；优选地，所述R选自H、C1-C3的烃基或C1-C3的烃氧基，所述RE选自钪、钇或镧系金属元素；更优选地，所述R为H，所述RE选自Er、Sm、Dy或Y。5.根据权利要求3或...

【专利技术属性】
技术研发人员：周双六，王伟，张丽军，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34