連續化合成手性胺的催化劑及其催化機理研究

《連續化合成手性胺的催化劑及其催化機理研究》是依託浙江大學，由陳新志擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：連續化合成手性胺的催化劑及其催化機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：陳新志
• 項目類別：面上項目

項目摘要

手性胺作為醫藥、農用化學品、催化劑等精細化學產品的重要原料，目前仍多採用間歇合成工藝，催化劑性價格高、回收難，使得生產成本高、污染大。本項目擬以外消旋的仲醇（或潛手性的酮）和氨為原料，採用固定床反應器連續催化合成手性胺，具有生產效率高、原料成本低和環境友好等特點，該反應需要歷經脫氫、胺化、脫水、不對稱氫化等步驟。本課題的技術關鍵在於製備具有催化不對稱胺化功能的負載型手性催化劑。該催化劑以氧化鋁為載體，採用交聯劑將合適的手性配合物經接枝反應負載於載體表面。通過研究負載型手性催化劑上胺化反應機理及動力學，獲得較可靠的動力學模型，為連續化不對稱胺化反應的改進與推廣套用奠定基礎。

結題摘要

胺類化合物作為醫藥、農用化學品和催化劑等精細化學產品的重要原料，可以通過直接或者間接還原胺化來製備，綠色和高效是其製備的發展方向。本項目在國家自然科學基金的資助下，圍繞催化劑和反應的構效關係、反應的分子機理和化工過程強化等關鍵問題開展研究，主要在天然糖類化合物的修飾、糖基催化劑與反應的構效關係調控、胺化反應的綠色工藝開發、分子層面的反應機理和動力學研究、連續化反應-分離集成的過程強化裝置建立等方面取得了一些創新性的研究成果。具體成果如下： 1、通過對胺化反應的中間產物跟蹤監測，模擬計算了正丁胺和甲醛加成、脫水成亞胺、催化加氫所有可能發生的基元反應模型。同時發現了Raney Ni可以催化間苯二酚和仲胺的胺化反應，模擬了該反應歷程，並預測二正丁胺與間苯二酚無法反應，最終通過實驗驗證這一預測。在上述基礎上，提出了可以工業化生產長鏈N,N-二烷基芳胺的方法：先用酚和伯胺發生胺化反應，再經過鹵代烴烷基化生成目標產物。研究了反應過程的動力學，獲得較可靠的動力學模型，為連續胺化反應的改進與推廣套用奠定基礎。 2、利用天然產物氨基葡萄糖的手性中心，結合其官能團多變性特徵，構築了糖基的吡啶甲酸類有機小分子催化劑，催化亞胺的不對稱還原合成手性胺，收率最高達93%，ee值最高為75%，並且提出了可能的催化機理。將N-甲基纈氨酸類的有機小分子催化劑負載到磁性納米Fe3O4上，對催化劑進行了一系列表征，用於亞胺的不對稱還原取得了較好的催化效果；利用磁力回收催化劑，考察了催化劑的重複使用情況，發現回收後的催化劑活性仍舊較優。 3、對氣固相催化胺化反應的工藝，建立了反應-分離集成的過程強化裝置，此過程綜合利用了反應-精餾原理使物料在裝置內進行循環反應，適用於單程轉化率低的反應，有效提高了反應效率。另外，本項目將該過程強化技術進行了推廣套用。技術套用後，產生了良好的社會和經濟效益