五氧化二铌负载铜催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种五氧化二铌负载铜催化剂、制备方法及其在米非司酮类化合物磷酸酯化反应中的应用。所述的催化剂载体为五氧化二铌，活性组分为铜基纳米颗粒，其中纳米颗粒中同时含有Cu纳米粒子和Cu2O纳米粒子。本发明专利技术以Nb2O5为载体，采用浸渍法，通过NaBH4还原，干燥后再在H2条件下，400～500℃下还原制得催化剂。本发明专利技术的催化剂性能稳定，催化活性高，可循环使用，在米非司酮类化合物的磷酸酯化反应中产率可达95％以上，相比于传统合成方法，避免了贵金属催化剂的使用，反应条件温和，底物耐受性好。

【技术实现步骤摘要】
五氧化二铌负载铜催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于磷酸酯化反应催化剂
，涉及一种五氧化二铌负载铜催化剂、制备方法及其在米非司酮类化合物磷酸酯化反应中的应用。
技术介绍
米非司酮类化合物作为黄体酮受体拮抗剂，具有抗糖皮质激素的活性，近年来在药物化学得到广泛应用。但是由于其明显的糖皮质激素受体拮抗作用，临床使用效果不佳。通过对其进行磷酸酯化，得到的化合物比米非司酮更高效和高选择性。米非司酮类化合物炔基磷酸酯化的反应主要有以下几种：(1)双三甲基硅基氨基锂参与的米非司酮类化合物和膦氯化物磷酸酯化反应(Steroids,2006,71(11-12),949-954.专利WO2007US62274)；(2)铜催化的炔雌醇与磷酸酯反应(TheJournalofOrganicChemietry,2016,81(5),1813-1818)；(3)炔基砜类化合物与磷酸酯的反应(TetrahedronLetters,2008,49(14),2265-2267)。然而上述方法都存在缺点，例如使用了不稳定的氯膦酸二乙酯和易燃的双三甲基硅基氨基锂作为反应试剂，反应危险性较大且反应试剂较为昂贵，不利于放大生产；所用的铜催化剂Cu2O、CuI等用量较大且不能回收；需要使用预官能团化炔烃化合物；底物适应性差，产率一般在50％～79％左右。
技术实现思路
针对现有的米非司酮类化合物磷酸酯化方法中，使用的试剂危险性大、稳定性差、产率低的问题，本专利技术提供一种可回收、稳定性高、催化活性良好的五氧化二铌负载铜催化剂及其制备方法。本专利技术的技术方案为：五氧化二铌负载铜催化剂，所述的催化剂载体为五氧化二铌，活性组分为铜基纳米颗粒，其中纳米颗粒中同时含有Cu纳米粒子和Cu2O纳米粒子。优选地，所述的催化剂中铜基纳米颗粒的负载量为3％。上述五氧化二铌负载铜催化剂的制备方法，具体步骤如下：将五氧化二铌分散在可溶性铜盐溶液中，加入L-赖氨酸溶液，氮气保护下，室温搅拌混合均匀，冰浴条件下再加入NaBH4溶液，搅拌反应完全，静置老化，用水和乙醇洗涤干净后，离心分离，干燥，在H2条件下，400～500℃下还原30～60min，得到五氧化二铌负载铜催化剂。优选地，所述的可溶性铜盐选自氯化铜、醋酸铜、硝酸铜或乙酰丙酮铜。优选地，所述的L-赖氨酸溶液的浓度为0.25～0.5mmol/mL。优选地，所述的可溶性铜盐与NaBH4的摩尔比1：10。优选地，所述的搅拌反应时间为4～8h。优选地，所述的静置老化时间为24h以上。本专利技术还提供五氧化二铌负载铜催化剂在米非司酮类化合物磷酸酯化反应中的应用，具体方法如下：将米非司酮类化合物、磷酸酯、五氧化二铌负载铜催化剂、三正丁胺加入到二甲基亚砜(DMSO)中，空气条件下60～70℃反应12h以上，反应结束后过滤，滤液分别水洗、盐洗，除去溶剂后得粗产物,粗产品通过柱层析提纯得到目标产物。所述的米非司酮类化合物的结构式为：其中，R’＝N(CH3)2、SMe、OMe。所述的磷酸酯的结构式为：其中，R＝OPh、OMe、OEt、OBu、OtBu。优选地，所述的米非司酮类化合物、磷酸酯、铜、三正丁胺的摩尔比不小于1:2:0.06:0.2，即磷酸酯、铜、三正丁胺可过量。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)采用五氧化二铌作为催化剂载体，可以有效抑制铜纳米颗粒的氧化，从而提高催化剂活性，使用寿命长及稳定性高；(2)五氧化二铌载体与铜纳米颗粒结合牢固，不易失活、团聚，在米非司酮类化合物磷酸酯化的应用中能够回收使用。(3)对米非司酮类化合物磷酸酯化的反应表现出优异的催化性能，产率在85％以上，且经济环保。附图说明图1为五氧化二铌负载铜催化剂的TEM图。图2为五氧化二铌负载铜催化剂的XRD图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述。实施例1步骤1，五氧化二铌负载铜催化剂的制备：首先配置CuCl2溶液(0.46mmol)，与1gNb2O5混合均匀，氮气保护下加入L-赖氨酸溶液(0.53mmol/mL)，室温搅拌4h后，冰浴条件下缓慢滴加NaBH4溶液(0.05mmol/mL)进行还原，搅拌2h后，静置老化24h。最后将混合溶液用水和乙醇分别洗三次，离心分离，60℃条件下置于真空烘箱烘干12h。将烘干的催化剂在H2环境下，400℃还原30min。步骤2，五氧化二铌负载铜催化剂在米非司酮类化合物磷酸酯化反应中的应用：分别取0.2mmol米非司酮类化合物1，0.4mmol磷酸酯酯2，其中磷酸酯中的R为-OEt、-OMe、-OPh、-OBu、-OtBu中的一种，0.04mmol三正丁胺和含铜量为0.012mmol的五氧化二铌负载铜催化剂依次加入耐压管中，加入2mL的DMSO，空气条件下，在60℃的油浴中反应12h后停止，过滤萃取，旋蒸除去反应溶剂，通过柱层析硅胶，得到纯净的目标产物3a-3e，产率如下所示分别为90％、85％、93％、95％、89％。实施例2步骤1，五氧化二铌负载铜催化剂的制备：首先配置CuCl2溶液(0.46mmol)，与1gNb2O5混合均匀，氮气保护下加入L-赖氨酸溶液(0.53mmol/mL)，室温搅拌4h后，冰浴条件下缓慢滴加NaBH4溶液(0.05mmol/mL)进行还原，搅拌2h后，静置老化24h。最后将混合溶液用水和乙醇分别洗三次，离心分离，60℃条件下置于真空烘箱烘干12h。将烘干的催化剂在H2环境下，400℃还原30min。步骤2，五氧化二铌负载铜催化剂在米非司酮类化合物磷酸酯化反应中的应用：分别取0.2mmol米非司酮类化合物1，其中R’为-SMe、-OMe中的一种，0.4mmol亚磷酸二乙酯2，0.04mmol三正丁胺和含铜量为0.012mmol的五氧化二铌负载铜催化剂依次加入耐压管中，加入2mL的DMSO，空气条件下，在60℃的油浴中反应12h后停止，过滤萃取，旋蒸除去反应溶剂，通过柱层析硅胶，得到纯净的目标产物3f-3g，产率如下所示分别为91％、96％。对比例1步骤1，五氧化二铌负载铜催化剂的制备：首先配置CuCl2溶液(0.46mmol)，与1gNb2O5混合均匀，氮气保护下加入L-赖氨酸溶液(0.53mmol/mL)，室温搅拌4h后，冰浴条件下缓慢滴加NaBH4溶液(0.05mmol/mL)进行还原，搅拌2h后，静置老化24h。最后将混合溶液用水和乙醇分别洗三次，离心分离，60℃条件下置于真空烘箱烘干12h。将烘干的催化剂在H2环境下，400℃还原30min。步骤2，五氧化二铌负载铜催化剂在米非司酮类化合物磷酸酯化反应中的应用：依次将米非司酮类化合物1，亚磷酸二乙酯2，三正丁胺和五氧化二铌负载铜催化剂加入耐压管中，其中米非司酮类化合物、亚磷酸二乙酯、铜用量、三正丁胺的摩尔比为1:1:0.06:0.2，加入2mL的DMSO，空气条件下，在60℃的油浴中反应12h后停止，过滤萃取，旋蒸除去反应溶剂，通过柱层析硅胶，得到纯净的目标产物3a，产率为67％。对比例2步骤1，五氧化二铌负载铜催化剂的制备：首先配置CuCl2溶液(0.46mmol)，与1gNb2O5混合均匀，氮气保护下加入L-赖氨酸溶液(0.53mmol/mL)，室温搅拌4h后，冰浴条件下缓慢滴加NaBH4溶液(0.05mmo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.五氧化二铌负载铜催化剂，其特征在于，所述的催化剂载体为五氧化二铌，活性组分为铜基纳米颗粒，其中纳米颗粒中同时含有Cu纳米粒子和Cu2O纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.五氧化二铌负载铜催化剂，其特征在于，所述的催化剂载体为五氧化二铌，活性组分为铜基纳米颗粒，其中纳米颗粒中同时含有Cu纳米粒子和Cu2O纳米粒子。2.根据权利要求1所述的五氧化二铌负载铜催化剂，其特征在于，所述的铜基纳米颗粒的负载量为3％。3.根据权利要求1或2所述的五氧化二铌负载铜催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将五氧化二铌分散在可溶性铜盐溶液中，加入L-赖氨酸溶液，氮气保护下，室温搅拌混合均匀，冰浴条件下再加入NaBH4溶液，搅拌反应完全，静置老化，用水和乙醇洗涤干净后，离心分离，干燥，在H2条件下，400～500℃下还原30～60min，得到五氧化二铌负载铜催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的可溶性铜盐选自氯化铜、醋酸铜、硝酸铜或乙酰丙酮铜。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的L-赖氨酸溶液的浓度为0.25～0.5mmol/mL。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁涛，陆国平，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32