一种有机金属催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种有机金属催化剂及其制备方法与应用，所述有机金属催化剂的结构式如式I所示，其中n为2‑10的整数，R为过渡金属元素。该催化剂是一种含寡聚(对苯撑乙烯基)结构的Noyori型过渡金属复合物，具有荧光性质和良好的水分散性，可高效催化氢转移还原反应，并且可应用于活细胞等生物体系。

An Organic Metal Catalyst and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种有机金属催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及生物催化
，具体涉及一种有机金属催化剂及其制备方法与应用，更具体涉及一种含寡聚(对苯撑乙烯基)结构的Noyori型过渡金属复合物及其制备方法与其在氢转移还原反应上的应用。
技术介绍
氢转移反应是一种特殊的有机还原反应，是用氢供体对氢受体进行氢化或氢解的还原反应，多在有催化剂的条件下进行。有机金属催化剂用于生物活性分子的转化是生物化学领域的重要研究方向，与酶相比，化学合成的金属催化剂具有更好的稳定性，结构的可设计性。目前已有钯、铱、钌、铜、铑等各种类型的有机金属催化剂被应用于生物体系，主要集中在催化碳碳偶联，click反应，氧化还原反应等。这些催化剂一般都不具有荧光性质，难以通过便捷的荧光共聚焦技术进行示踪。故需要设计一种具有荧光性质的金属催化剂用于生物体系中的催化反应。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种有机金属催化剂，该催化剂具有荧光性质和良好的水分散性，可高效催化氢转移还原反应，并且可应用于活细胞等生物体系。为此，第一方面，本专利技术提供了一种有机金属催化剂，其结构式如式I所示，其中，n为2-10的整数；R为过渡金属元素。进一步，R为Pt、Pd、Ir、Ru、Cu或Rh，在一个具体的实施例中，为Ru。进一步，n为4-8的整数，在一个具体的实施例中，为6。进一步，所述有机金属催化剂的结构式如式II所示，第二方面，本专利技术提供了结构式B所示的中间体，或其盐，或其保护形式；其中，n为2-10的整数，优选为4-8的整数，在一个具体的实施例中为6。在一个实施方式中，结构式B所示的中间体的保护形式为结构式A，其中，n为2-10的整数，优选为4-8的整数，在一个具体的实施例中为6。第三方面，本专利技术提供了结构式D所示的中间体，或其盐，或其保护形式；其中，n为2-10的整数，优选为4-8的整数，在一个具体的实施例中为6。在一个实施方式中，结构式D所示的中间体的保护形式为结构式C，其中，n为2-10的整数，优选为4-8的整数，在一个具体的实施例中为6。第四方面，本专利技术提供了所述有机金属催化剂的制备方法，包括通过本专利技术所述的中间体进行制备。进一步，所述制备方法包括通过酰胺缩合反应和配位反应进行制备。在一个实施方式中，所述制备方法包括a)由结构式B所示中间体通过酰胺缩合反应和脱保护，制备得到结构式D所示中间体；b)结构式D所示中间体通过配位反应，制备得到本专利技术所述有机金属催化剂。进一步，步骤a)之前，还包括：步骤a’)：由结构式E所示化合物与苯乙烯通过Heck反应和脱保护，制备得到结构式D所示中间体，第五方面，本专利技术提供了所述有机金属催化剂在催化氢转移还原反应的应用。进一步，所述氢转移还原反应为不对称氢转移还原反应。进一步，所述氢转移还原反应为：氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸发生氢转移反应，还原为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。本专利技术提供的有机金属催化剂具有良好的荧光性和水分散性，可高效催化氢转移还原反应，进一步地，可催化水溶液体系中氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+的还原，其原理为：寡聚(对苯撑乙烯基)结构是一种共轭π体系结构，具有高荧光强度，生物相容性较好，通过引入阳离子季膦盐基团增加其在水中的分散性，末端引入noyori型的过渡金属催化剂结构，得到具有荧光性质和水分散性的高效催化剂，该催化剂具有两个正电荷以及一定的疏水性，在水中与NAD+具有静电相互作用和疏水作用，在甲酸钠为氢源的条件下，可高效实现氢转移反应，得到产物还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADH。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提供的催化剂具有荧光性质，在紫外可见光区有明显吸收，可被激发产生荧光，便于通过荧光共聚焦技术进行示踪，可用于生物成像。(2)现有技术中已有有机金属催化剂被应用于生物体系，但大多水溶性较差，本专利技术提供的催化剂具有良好的水溶性，在细胞内溶解性好。(3)本专利技术提供的催化剂具有较高的催化效率，例如在催化氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的还原反应中，与一个催化中心结构相同的小分子相比，催化效率是其12倍。(4)本专利技术提供的催化剂可用于活细胞生物体系，具有广阔的应用前景。(5)本专利技术提供的催化剂的制备方法简单，生产效率高。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：图1为OPV-Ru的紫外吸收和荧光发射光谱图；图2为不同浓度的OPV-Ru催化NAD+发生还原反应，随着反应的进行，反应溶液在340nm处吸光值变化；图3为OPV-Ru催化NAD+发生还原反应，随着反应的进行，不同甲酸钠浓度的反应溶液在340nm处吸光值的变化；图4为OPV-Ru和Ts-Ru分别催化NAD+发生还原反应，随着反应的进行，反应溶液在340nm处吸光值变化；图5为经与不同试剂孵育1h后，A2780细胞内中NAD+的比例值。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和生物材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例1制备式a化合物OPV-NHBoc将349mg苯乙烯、241mg(6-(2,5-二碘-4-甲氧基苯氧基)己基)氨基甲酸叔丁酯(制备方法可见QuanshanW,HongweiT,GaomaiY,etal.Synthesisandcharacterizationofoligofluorenenanoparticlesforcellimaging[J].ActaChimicaSinica,2012,70(20):2137-2143.)、155mg三正丁胺溶解于8ml无水DMF中，通氩气半小时后加入9.4mg醋酸钯、51mg三(邻苯基)膦，在110℃下反应24h。结束后，旋蒸除去溶剂，用柱层析色谱分离，制备得到式a化合物OPV-NHBoc，产率为53％。产物表征：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.55(t,J＝7.4Hz,4H),7.48(dd,J＝16.5,1.3Hz,2H),7.37(dd,J＝13.2,7.5Hz,4H),7.30-7.22(m,2H),7.19-7.07(m,4H),4.06(t,J＝6.4Hz,2H),3.93(s,3H),3.13(d,J＝5.6Hz,2H),1.93-1.84(m,2H),1.55(m,6H),1.43(s,9H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ151.58,151.06,137.93,137.85,128.98,128.88,128.70,128.64,127.48,126.94,126.66,126.61,126.53,123.48,123.23,110.78,109.14,69.50,56.36,30.15,29.44,28.45,26.63,26.02.HR-MS(ESI)m/zcalcdforC34H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机金属催化剂，其结构式如式I所示，

【技术特征摘要】
1.一种有机金属催化剂，其结构式如式I所示，其中，n为2-10的整数；R为过渡金属元素。2.如权利要求1所述的有机金属催化剂，其特征在于，R为Pt、Pd、Ir、Ru、Cu或Rh。3.如权利要求1所述的有机金属催化剂，其特征在于，所述有机金属催化剂的结构式如式II所示，4.权利要求1-3任一项所述有机金属催化剂的中间体，其特征在于，所述中间体为结构式B所示化合物，或其盐，或其保护形式；其中，n为2-10的整数。5.权利要求1-3任一项所述有机金属催化剂的中间体，其特征在于，所述中间体为结构式D所示化合物，或其盐，或其保护形式；其中，n为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树，戴楠，刘礼兵，吕凤婷，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11