固载L-脯氨酸CO制造技术

一种固载L‑脯氨酸CO

Immobilized L-proline Co

【技术实现步骤摘要】
固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物及其制备方法
本专利技术属于高分子催化剂
，涉及一种L-脯氨酸嵌段聚合物催化剂，特别是涉及一种具有CO2响应性的固载L-脯氨酸嵌段聚合物，以及该嵌段聚合物的制备和应用。
技术介绍
L-脯氨酸作为一种价廉易得的手性小分子，被广泛应用于催化直接不对称Aldol反应中。但直接使用L-脯氨酸作催化剂存在催化剂用量大、难以回收、需要在有机介质中催化等缺点，限制了L-脯氨酸的应用和发展。为此，研究人员使用载体材料对L-脯氨酸进行固载，以期解决上述问题。其中，固载L-脯氨酸的两亲性嵌段聚合物能够在水中形成核壳型胶束，其疏水内核不仅可以提供催化反应所需的空间，而且可以增加反应底物和L-脯氨酸的局部浓度，最终在水相中高效催化直接不对称Aldol反应。但是两亲性嵌段聚合物具有形成的胶束不可逆、循环使用繁琐等缺点。在两亲性嵌段聚合物中加入响应性嵌段聚合物，可以解决上述不足。常见的响应性两亲性嵌段聚合物包括温度响应性、pH响应性和CO2响应性等，其中CO2响应性嵌段聚合物作为一种特殊的pH响应性嵌段聚合物，在调控过程中只需向体系中引入CO2气体刺激源，无需加热或加入其它化学刺激源（如酸、碱等），使得在多次可逆循环过程中避免了杂质的积累，具有很大的应用潜力和价值。Monteiro等[ACSMacroLetters,2013,2(4):327-331.]采用“一锅法”，以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、丙烯酸丁酯(BA)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和功能化L-脯氨酸(Boc-ProlA)为反应单体，制备出了最低临界溶解温度(LCST)范围为25～40℃的温度响应性嵌段聚合物PDMA73-b-(NIPAM63-co-BA7-co-ProlA5)。利用该聚合物在水相中50℃催化Aldol反应，反应24h后，转化率95%，对映体过量(ee)值96%，表明聚合物具有优异的催化性能。反应结束后，将体系温度降低至LCST以下，即可实现产物释放，通过离心可得到产物。这种固载L-脯氨酸的温度响应性聚合物能够实现水相催化直接不对称Aldol反应，同时获得高转化率及高立体选择性，但是催化反应需要加热到一定温度而消耗热能。CN108164665A公开了一种固载L-脯氨酸的pH响应性嵌段聚合物及其应用，其以甲氧基聚乙二醇三硫碳酸酯(PEG-DDMAT)为大分子链转移剂，可逆加成-断裂链转移(RAFT)分散聚合法共聚上氨基保护的Boc-ProlA和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)，最后脱除氨基保护形成固载L-脯氨酸的pH响应性嵌段聚合物PEG-b-P(DEAEMA-co-ProlA)。该聚合物需要加入氢氧化钠维持弱碱性条件(pH=7～8)才能自组装形成胶束为催化反应提供疏水空间，但却在催化体系中引入了OH-和Na+杂质。同时，该聚合物在弱碱性条件下形成的胶束结构疏松，分散均匀，不易沉降，很难通过简单的离心回收催化剂。Yuan等[MacromolecularRapidCommunications,2018,39(15):1800291.]以聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(POEGMA)作为链转移剂，甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEA)和甲基丙烯酸苄酯(BnMA)为单体，采用RAFT分散聚合法制备了一系列具有CO2响应性的两亲性三嵌段聚合物(POEGMA-b-PBnMA-b-PDEA)。在二氧化碳/氩气刺激下，该聚合物表现出膨胀/收缩的可逆状态。这就为制备尺寸和形态可调节的“智能”纳米材料提供了一种有效的方法。Lu等[Macromolecules,2011,44(18):7233-7241.]采用RAFT分散聚合法制备了一系列具有疏水性的苯乙烯和功能化L-脯氨酸苯乙烯共聚物(5～11kDa)，并探讨了它们在负载催化中的应用。共聚物在DMF/水混合溶剂体系中进行催化Aldol反应时得到最佳结果，转化率高达95%，非对映选择性(anti/syn)为95/5，ee值为93%。回收共聚物的方式是向反应混合物中滴加溴化锂水溶液，使反应骤冷，同时由于聚苯乙烯在水中不溶，导致共聚物从溶液中析出。将回收的共聚物再次用于催化反应，转化率为95%，anti/syn为97/3，回收率88%。该共聚物虽然能够高效催化Aldol反应，但是反应需要在有机溶剂中进行，而且回收共聚物时引入了溴离子和锂离子。Qin等[AngewandteChemie,2013,52(30):7761-7765.]等以甲基酯(S)-脯氨酸-硫代二肽(BocPT)、十二烷基胺、1-羟基苯并三唑(HOBT)为原料，在催化剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)的催化作用下制备了一种固载L-脯氨酸的具有CO2响应性的有机催化剂——脯氨酸-色氨酸二肽衍生物(PTC12)。通过压缩CO2，PTC12可以在水中形成囊泡结构，其囊泡大小取决于CO2的压力。PTC12在囊泡结构中催化直接不对称Aldol反应，能获得较高的ee值和产率。在温度20℃、压力5MPa下，以饱和NaCl水溶液作为溶剂时，具有极高的产率和选择性。以PTC12催化直接不对称Aldol反应虽然能够获得高产率和高选择性，但其需要在特定的压力条件下反应，而且在饱和盐溶液中难以回收催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物，以所述嵌段聚合物作为催化剂，不仅能够高效实现水相催化直接不对称Aldol反应，而且通过简单的离心分离就可以完成催化剂与催化体系的分离。提供所述固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物的制备方法，是本专利技术的另一专利技术目的。本专利技术所述的固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物是以N-boc-L-ProlA、BnMA和DEA作为共聚单体，接枝mPEG的三硫酯基RAFT试剂为大分子链转移剂，采用RAFT分散聚合法，先由共聚单体N-boc-L-ProlA和BnMA与所述大分子链转移剂反应获得聚合物中间体mPEG-b-P[BnMA-co-N-boc-L-ProlA]，再加入共聚单体DEA继续进行反应，以得到聚合物mPEG-b-P[BnMA-co-N-boc-L-ProlA]-b-PDEA，最后脱去N-boc-L-ProlA上的叔丁氧羰基保护，得到嵌段聚合物mPEG-b-P[BnMA-co-L-ProlA]-b-PDEA，所述嵌段聚合物的数均分子量Mn=4.3×104～5.5×104，其具体结构如下所示。其中，n=5～8，x=160～186，y=64～99，z为22或36；R为乙酸基(-CH2COOH)、月桂基(-(CH2)11CH3)、苯基(-C6H5)中的任意一种。基于上述结构式，本专利技术所述的固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物中，所述的mPEG优选为mPEG22或mPEG36。进一步地，根据所述取代基R的不同，所述的三硫酯基RAFT试剂为DDMAT、BDATC、BSPA中的任意一种。在本专利技术提供的上述结构的固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物中，包含了PBnMA、PEG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固载L-脯氨酸CO

【技术特征摘要】
1.一种固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物，是以N-boc-L-ProlA、BnMA和DEA作为共聚单体，接枝mPEG的三硫酯基RAFT试剂为大分子链转移剂，采用RAFT分散聚合法，先由共聚单体N-boc-L-ProlA和BnMA与所述大分子链转移剂反应获得聚合物中间体mPEG-b-P[BnMA-co-N-boc-L-ProlA]，再加入共聚单体DEA继续进行反应，以得到聚合物mPEG-b-P[BnMA-co-N-boc-L-ProlA]-b-PDEA，最后脱去N-boc-L-ProlA上的叔丁氧羰基保护，得到的嵌段聚合物mPEG-b-P[BnMA-co-L-ProlA]-b-PDEA，所述嵌段聚合物的数均分子量Mn=4.3×104～5.5×104，其具体结构如下所示：



其中，n=5～8，x=160～186，y=64～99，z为22或36；R为乙酸基、月桂基、苯基中的任意一种。


2.根据权利要求1所述的固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物，其特征是所述的mPEG为mPEG22或mPEG36。


3.根据权利要求1所述的固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物，其特征是所述的三硫酯基RAFT试剂为DDMAT、BDATC、BSPA中的任意一种。


4.权利要求1所述固载L-脯氨酸CO2响应性嵌段聚合物的制备方法，是：
1)、以三硫酯基RAFT试剂和甲基聚乙二醇mPEG为原料，合成接枝mPEG的三硫键酯基RAFT试剂大分子链转移剂；
2)、以接枝mPEG的三硫酯基RAFT试剂为大分子链转移剂，BnMA和N-boc-L-ProlA为共聚单体，在含有偶氮类引发剂的极性有机溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：申迎华，靳雯，张光旭，唐娱，王文静，王琴雅，吴乐轩，戴胜，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14