一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法，該方法首先合成手性配體(1R，2R)-H2L，該手性配體(1R，2R)-H2L為(1R，2R)-N-2-羥基-3-叔丁基-5-(4-吡啶)苯亞甲基-N’-2-羥基-3-叔丁基-5-(4-吡啶)苯甲基-環(huán)己二胺，然后通過溶劑熱法來制備用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用溶劑熱法，反應溫度低，反應時間短，反應原料便宜并且容易制備，合成操作簡單，無需復雜的后處理，制備所得的手性金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，選擇性吸附能力強，分離效率高。
【專利說明】一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機化學【技術領域】，具體涉及一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶 態(tài)材料的制備方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，手性金屬有機材料因其多變的拓撲結(jié)構(gòu)，在手性識別與分離、手性熒光傳 感、多相不對稱催化等領域展示出廣泛的應用前景，現(xiàn)已成為手性化學和手性材料科學等 熱點研究領域之一。經(jīng)研究表明，只要金屬有機框架材料（MOFs)的孔洞尺寸和形態(tài)與客 體分子相匹配，具有雙親性孔洞的框架材料對那些雙親性客體分子可能顯示出很強的作用 力，此類金屬有機框架材料可以對一些手性分子進行手性識別與分離。當前，用于手性胺分 離的手性氣相色譜柱的填充物主要是環(huán)糊精的衍生物，環(huán)糊精的衍生物型手性氣相色譜柱 存在兩個不足：一個是環(huán)糊精的衍生物的合成比較繁瑣，環(huán)糊精的衍生物型手性氣相色譜 柱的填充比較復雜；另外一個不足是環(huán)糊精的衍生物型手性氣相色譜柱的價格比較昂貴。
[0003] 目前，關于拆分性能較好的手性材料作為固定相的氣相色譜的報道比較少見。例 如，Xie，S. -M.，Zhang，Z. -J.，Wang，Ζ· -Y.，Yuan，L. -M. J. AM. CHEM. S0C，2011，133(31)， 11892-11895,文章名稱為 Chiral Metal-Organic Frameworks for high-resolution gas chromatographic separations (手性有機框架材料作為一種高效拆分的氣象色譜柱的固 定相），該文獻報道了把手性M0F[{Cu(salan)n}]作為GC色譜分離的固定相。[{Cu(salan) η}]由于其螺旋手性孔道和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性而被選為固定相，并對一系列不同的外消旋化 合物色譜進行分離。將[{Cu(salan)n}]涂抹在毛細管柱中，將外消旋的醛、酮、醇和氨基酸 進行手性分離，其中，除了 2-甲基-1-丁醇和樟腦醇外，其余外消旋化合物可以實現(xiàn)了較好 的基線分離。文獻指出外消旋化合物和固定相之間的手性識別主要發(fā)生在MOFs的表面，其 最主要的作用力是外消旋化合物和手性螺旋孔道之間良好的空間匹配。然而，目前有關具 有手性胺分離功能的單手性金屬有機框架材料鮮有報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種原料便宜、步驟相對簡單、操 作容易、手性胺分離效果理想的手性金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0006] -種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法，該方法首先合成手性 配體（1R，2R)-H 2L，該手性配體（1R，2R)-H2L為R型，具體為（1R，2R)-N_2-羥基-3-叔丁 基-5-(4-吡啶）苯亞甲基-N'-2-羥基-3-叔丁基-5-(4-吡啶）苯甲基-環(huán)己二胺，然后 通過溶劑熱法來制備用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料，具體包括以下步驟：
[0007] (1)手性配體（1R，2R)_H2L的制備：
[0008] ①將（1R，2R)_環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽加入到無水甲醇中，溶解，配制成混合溶液， 再按照（1R，2R)-環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽與3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡啶）苯甲醛的摩爾 比為1 : (1?1.2)，緩慢加入3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡啶）苯甲醛無水甲醇溶液，在 70?80°C下加熱回流反應6?8h，旋蒸除去甲醇溶劑，并用無水乙醚洗滌，過濾，烘干，得中 間產(chǎn)物lb ;
[0009] ②將上述步驟①制得的中間產(chǎn)物lb溶于無水甲醇中，在0°C下，按照還原劑與步 驟①中（1R，2R)-環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽的摩爾比為（10?15) : 1，分批加入還原劑，并充分 攪拌1?3h，旋蒸除去甲醇溶劑，再加水攪拌10?20min，用乙醚多次萃取，有機相用無水 硫酸鈉干燥，旋干，制得中間產(chǎn)物lc ;
[0010] ③將上述步驟②制得的中間產(chǎn)物lc溶于無水甲醇中，溶解，配制成混合溶液，再 加入同步驟①相同量的3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡啶）苯甲醛無水甲醇溶液，在70? 80°C下加熱回流反應6?8h，旋蒸除去甲醇溶劑，將殘余反應液滴入水中，即有土黃色固體 析出，過濾、烘干即制得手性配體（1R，2R)-H 2L ;
[0011] (2)金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備：
[0012] 將步驟⑴制備所得的手性配體（1R，2R)-H2L和鋅鹽按摩爾比為1 : (2?3)加 入到N，N-二甲基甲酰胺和無水甲醇的混合溶液中，充分攪拌溶解，在80?85°C條件下，恒 溫反應10?12h，冷卻至室溫，過濾，將所得晶體用乙醚洗滌數(shù)次后，置于空氣中晾干，即制 備得到具有手性分離功能的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料。
[0013] 步驟①所述的（1R，2R)_環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽無水甲醇混合溶液中，（1R，2R)_環(huán) 己二胺單側(cè)鹽酸鹽的質(zhì)量濃度為7. 2?8. 5mg/ml ;所述的3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡 啶）苯甲醛無水甲醇溶液中，3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡啶）苯甲醛的質(zhì)量濃度為12. 5? 13. 5mg/ml〇
[0014] 步驟②所述的還原劑為硼氫化鈉，分三批加入。
[0015] 步驟（2)所述的N，N-二甲基甲酰胺和無水甲醇的混合溶液為N，N-二甲基甲酰胺 與無水甲醇按體積比為1:1混合而成。
[0016] 步驟⑵所述的手性配體（1R，2R)-H2L在N，N-二甲基甲酰胺和無水甲醇的混合 溶液中的摩爾濃度為〇. 〇2?〇. 〇6mol/L。
[0017] 步驟（2)所述的鋅鹽為二水合乙酸鋅。
[0018] 本發(fā)明制備所得具有手性分離功能的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料，分離手性胺的ee 值的測定方法為：將80mg具有手性分離功能的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料經(jīng)溶劑交換后，在 l〇〇°C的真空條件下，活化4h，然后在-10°C下，在3mL溶有外消旋體胺的無水甲醇中，選擇 性吸附三天，過濾，用無水乙醚洗滌數(shù)次；然后，在無水乙醚中浸泡一天，過濾，濾液經(jīng)苯甲 酰氯衍生化后，用Chiralcel 0D-H型液相手性分離柱，在溫度為25°C，正己烷與異丙醇的 質(zhì)量比為（90?95) : (5?10)，流速為0. 5?0. 8mL/min條件下，測定分離手性胺的ee 值。
[0019] 制備所得的單手性金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料通過手性官能團與手性胺中氮原子的 氫鍵作用力，可以很好地對小分子手性胺進行手性分離。
[0020] 所述的手性胺為2- 丁胺、3-甲基-2- 丁胺、2-戊胺和2-己胺。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點：
[0022] (1)本發(fā)明采用溶劑熱法，反應溫度低，反應時間比較短，大約需12h，反應原料便 宜并且容易制備，如常用的鋅鹽、無水甲醇、N，N-二甲基甲酰胺、無水乙醚等，合成操作簡 單；
[0023] (2)本發(fā)明制備的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料內(nèi)部具有手性功能官能團，可以非常理 想地對外消旋體胺進行手性分離，例如，對2- 丁胺、3-甲基-2- 丁胺、2-戊胺以及2-己胺 選擇性吸附的ee值分別高達98. 0%、96. 2%、95. 4%和91. 3%，制備所得的具有手性分離 功能的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，能夠非常好地選擇性吸附2- 丁胺、3-甲 基-2- 丁胺、2-戊胺及2-己胺等外消旋體胺。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明制備所得金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的分子結(jié)構(gòu)Zn6L6示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明制備所得金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的空間堆積三維示意圖；
[0026] 圖3和圖4為本發(fā)明制備所得金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料選擇性吸附2- 丁胺的液相 色譜圖；
[0027] 圖5和圖6為本發(fā)明制備所得金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料選擇性吸附3-甲基-2- 丁 胺的液相色譜圖；
[0028] 圖7和圖8為本發(fā)明制備所得金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料選擇性吸附2-戊胺的液相 色譜圖；
[0029] 圖9和圖10為本發(fā)明制備所得金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料選擇性吸附2-己胺的液相 色譜圖；
[0030] 圖11為本發(fā)明制備所得金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的X射線衍射圖譜。

【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0032] 實施例1 :
[0033] -種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法，該方法首先合成手性 配體（1R，2R)-H 2L，該手性配體（1R，2R)-H2L為R型，具體為（1R，2R)-N_2-羥基-3-叔丁 基-5-(4-吡啶）苯亞甲基-N'-2-羥基-3-叔丁基-5-(4-吡啶）苯甲基-環(huán)己二胺，然后 通過溶劑熱法來制備用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料，包括以下步驟：
[0034] (1)手性配體（1R，2R)_H2L的制備：
[0035] ①將151mg(lR，2R)-環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽加入到20ml無水甲醇中，溶解，配制成 質(zhì)量濃度為7. 55mg/ml的溶液，再緩慢滴加質(zhì)量濃度為12. 75mg/ml的3-叔丁基-2-羥 基-5-(4-吡啶）苯甲醛無水甲醇溶液20ml，在70°C下加熱回流反應6h，旋干，并用無水乙 醚洗滌，過濾，烘干，得中間產(chǎn)物lb' ；
[0036] ②將上述步驟①制得的中間產(chǎn)物lb'溶于150ml無水甲醇中，在0°C下分三批加 入400mg硼氫化鈉，充分攪拌2h，旋干，再加水攪拌lOmin，用乙醚多次萃取，有機相用無水 硫酸鈉干燥，旋干，制得中間產(chǎn)物lc' ；
[0037] ③將上述步驟②制得的中間產(chǎn)物lc'溶于50ml無水甲醇中，再加入20ml質(zhì)量濃 度為12.7511^/1111的3-叔丁基-2-輕基-5-(4-批陡）苯甲醒無水甲醇溶液，在70 1€下加熱 回流反應6h，旋蒸除去大部分甲醇溶劑，將殘余反應液滴入水中，即有土黃色固體析出，過 濾、供干即制得手性配體（1R，2R) _H2L : (1R，2R) -N-2-輕基_3_叔丁基_5_ (4_批陡）苯亞 甲基-Ν' -2-羥基-3-叔丁基-5-(4-吡啶）苯甲基-環(huán)己二胺；
[0038] 制備手性配體（1R，2R) _H2L的反應式為：
[0039]

【權利要求】
1. 一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法，其特征在于，該方法首 先合成手性配體（1R，2R)-H 2L，該手性配體（1R，2R)-H2L為（lR，2R)-N-2-羥基-3-叔丁 基-5-(4-吡啶）苯亞甲基-N'-2-羥基-3-叔丁基-5-(4-吡啶）苯甲基-環(huán)己二胺，然后 通過溶劑熱法來制備用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料，具體包括以下步驟： (1) 手性配體（1R，2R)-H2L的制備： ① 將（1R，2R)-環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽加入到無水甲醇中，溶解，配制成混合溶液，再按 照（1R，2R)_環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽與3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡啶）苯甲醛的摩爾比為 1 : (1?1.2)，緩慢加入3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡啶）苯甲醛無水甲醇溶液，在70? 80°C下加熱回流反應6?8h，旋蒸除去甲醇溶劑，并用無水乙醚洗滌，過濾，烘干，得中間產(chǎn) 物lb ; ② 將上述步驟①制得的中間產(chǎn)物lb溶于無水甲醇中，在0°C下，按照還原劑與步驟① 中（1R，2R)_環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽的摩爾比為（10?15) : 1，分批加入還原劑，并充分攪 拌1?3h，旋蒸除去甲醇溶劑，再加水攪拌10?20min，用乙醚多次萃取，有機相用無水硫 酸鈉干燥，旋干，制得中間產(chǎn)物lc ; ③ 將上述步驟②制得的中間產(chǎn)物lc溶于無水甲醇中，溶解，配制成混合溶液，再加入 同步驟①相同量的3-叔丁基-2-羥基-5- (4-吡啶）苯甲醛無水甲醇溶液，在70?80°C下 加熱回流反應6?8h，旋蒸除去甲醇溶劑，將殘余反應液滴入水中，即有土黃色固體析出， 過濾、烘干即制得手性配體（1R，2R)-H 2L; (2) 金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備： 將步驟（1)制備所得的手性配體（1R，2R)-H2L和鋅鹽按摩爾比為1 : (2?3)加入到 N，N-二甲基甲酰胺和無水甲醇的混合溶液中，充分攪拌溶解，在80?85°C條件下，恒溫反 應10?12h，冷卻至室溫，過濾，將所得晶體用乙醚洗滌數(shù)次后，置于空氣中晾干，即制備得 到具有手性分離功能的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備 方法，其特征在于，步驟①所述的（1R，2R)_環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽無水甲醇混合溶液中， (1R，2R)-環(huán)己二胺單側(cè)鹽酸鹽的質(zhì)量濃度為7. 2?8. 5mg/ml ;所述的3-叔丁基-2-羥 基-5-(4-吡啶）苯甲醛無水甲醇溶液中，3-叔丁基-2-羥基-5-(4-吡啶）苯甲醛的質(zhì)量 濃度為 12. 5 ?13. 5mg/ml。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法， 其特征在于，步驟②所述的還原劑為硼氫化鈉，分三批加入。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法， 其特征在于，步驟（2)所述的N，N-二甲基甲酰胺和無水甲醇的混合溶液為N，N-二甲基甲 酰胺與無水甲醇按體積比為1:1混合而成。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法， 其特征在于，步驟（2)所述的手性配體（1R，2R)-H 2L在N，N-二甲基甲酰胺和無水甲醇的混 合溶液中的摩爾濃度為〇· 02?0· 06mol/L。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于拆分手性胺的金屬有機大環(huán)晶態(tài)材料的制備方法， 其特征在于，步驟（2)所述的鋅鹽為二水合乙酸鋅。
【文檔編號】B01J20/22GK104119267SQ201410347338
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日:2014年7月21日
【發(fā)明者】崔勇, 董金橋, 周艷芳, 劉燕 申請人:上海交通大學