本发明属于功能材料制备,具体涉及alp@cnpc/cof复合纳米材料的制备方法及其产品和应用。
背景技术:
1、传统载体负载手性催化剂会导致手性基团包埋或者隐藏催化位点,导致催化效果不佳,近几年发展起来的手性催化技术具有高效节能、操作简单、易于回收等优势而受到广泛关注,膦酸铝是中强酸弱碱盐,可在催化过程中提供酸性,与手性催化剂形成协同催化作用。单纯膦酸铝载体容易形成团聚,很难制备出大比表面积,空心多孔形貌。有科学家通过制备go复合手性催化剂,利用go较大的比表面积提高膦酸铝的分散度。共价有机框架材料(cof)由共价键连接形成,具有结晶性较好、比表面积高、密度低、结构排列紧密和易于功能化的特点。相比go的制备工艺较为复杂且成本较高,选择cof作膦酸铝的载体,可以改善其颗粒的分散性、扩大比表面积、增加手性催化剂反应活性位点、降低团聚率,从而提高手性催化性能。由于手性膦酸铝在结构方面存在不足,因此需要多孔载体来弥补,故有必要发展alp@cnpc/cof复合材料的研究,以便催化不对称反应的深入研究。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种alp@cnpc/cof复合纳米材料的制备方法;本发明的目的之二在于提供一种alp@cnpc/cof复合纳米材料;本发明的目的之三在于提供一种alp@cnpc/cof复合纳米材料在催化狄-阿反应方面的应用。
2、为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、1、一种alp@cnpc/cof复合纳米材料的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
4、(1)制备膦酸酯(cnpe):将催化剂、巯烷基磷酸酯和9-胺基表辛可宁(cn)溶解在有机溶剂中,搅拌回流后加水猝灭反应,用质量浓度为15~20%的稀盐酸溶液调至ph=1,用三氯甲烷萃取,除去有机相后加入氨水调节ph=10,用三氯甲烷萃取后取有机相进行干燥,真空脱溶得到粗产物,经柱层析纯化得黄棕色油状粘稠物即为膦酸酯(cnpe);
5、(2)制备手性有机膦酸(cnpc):将步骤(1)中所述膦酸酯(cnpe)和脱水二氯甲烷,搅拌混合均匀后滴加三甲基溴硅烷,室温搅拌8~10h后浓缩,向单颈瓶中加入甲醇,终止反应,减压浓缩,得土黄色粘稠物,经柱层析纯化得淡黄色固体即为手性有机磷酸(cnp c);
6、(3)制备alp@cnpc/cof复合纳米材料:将naalo2溶于乙二醇甲醚中,超声溶解,得溶液a,将苯二硼酸、二氧六环、均三甲苯和步骤(2)中所述手性有机磷酸(cnpc)充分搅拌2~3h后置于水热釜中,在120~140℃下反应24~36h,冷却得到溶液b,搅拌下将溶液a逐滴滴加(1~2d/s)到溶液b中,超声30~40min后继续搅拌1~2h,用丙酮反复洗涤后干燥,得到alp@cnpc/cof复合纳米材料。
7、优选的,步骤(1)中,所述催化剂为偶氮二异丁腈(aibn)或偶氮二异丁基脒盐酸盐(aiba);
8、当催化剂为偶氮二异丁腈(aibn)时,所述搅拌回流具体为:在无水无氧、85~95℃的条件下搅拌回流48~60h;
9、当催化剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐(aiba)时,所述搅拌回流具体为在95~100℃的条件下搅拌回流60~72h;
10、优选的,步骤(1)中,所述催化剂为偶氮二异丁腈(aibn)或偶氮二异丁基脒盐酸盐(aiba),所述巯烷基磷酸酯为巯乙基磷酸酯、巯丙基磷酸酯、巯丁基磷酸酯或巯己基磷酸酯;
11、所述催化剂、巯烷基磷酸酯和9-胺基表辛可宁(cn)的摩尔比为4.96~9.92:96.86~121.075:27.26~30.67。
12、优选的,步骤(1)中,所述纯化过程中采用的洗脱剂为氯仿和甲醇的梯度混合溶剂,其中氯仿和甲醇依次按照50:1、40:1、20:1和4:1的体积比混合。
13、优选的,步骤(2)中,所述手性有机磷酸(cnpc)的结构式为:
14、优选的,步骤(2)中,所述膦酸酯(cnpe)和三甲基溴硅烷的质量体积比为1.21:5.84~8.76,g:ml。
15、优选的,步骤(2)中,所述柱层析纯化过程中采用的是氯仿和甲醇形成的混合物,其中所述混合物中甲醇占氯仿体积的比例从2%逐渐增大到50%。
16、优选的,步骤(3)中,所述溶液b中苯二硼酸、二氧六环、均三甲苯和手性有机磷酸(cnpc)的质量体积比为0.5~0.6:60~70:20~30:0.970~1.052,g:ml:ml:g;
17、步骤(3)中,所述溶液a中naalo2和溶液b中手性有机磷酸(cnpc)的质量比为1:0.5~1.2;
18、步骤(3)中,所述溶液a的滴加速度为1~2滴/秒。
19、2、根据上述制备方法制备的alp@cnpc/cof复合纳米材料。
20、3、根据上述alp@cnpc/cof复合纳米材料在催化不对称狄-阿反应中的应用。
21、本发明的有益效果在于:
22、1、本发明公开了一种alp@cnpc/cof复合纳米材料的制备方法,该制备方法首先通过自由基反应将9-胺基表辛可宁(cn)与巯烷基磷酸酯嫁接成具有手性催化功能的磷酸酯(cnpe),再通过滴加三甲基溴硅烷水解酯基,通过柱层析纯化得到手性有机磷酸(cnpc);然后将手性有机膦酸(cnpc)包裹于cof复合纳米材料(由苯二硼酸、二氧六环和均三甲苯反应得到的)之中,与naalo2沉降固载,使手性有机磷酸完完全全固载到cof之上,制备得到结晶性较好、比表面积高、密度低、结构排列紧密的一种特有的空壳结构的催化剂即为alp@cnpc/cof复合纳米材料,该制备方法简单且产量高。
23、2、本发明还公开了一种alp@cnpc/cof复合纳米材料,该复合纳米材料兼有手性胺、膦酸两种特性,在催化不对称狄-阿反应中,ee值达到97%,且重复利用率高(重复使用10次,ee值仍达到94%)。从反应动力学研究机理表明,空间网状结构是浓度差扩散推进催化的主要因素,因此说明本发明制备的alp@cnpc/cof复合纳米材料在催化不对称狄-阿反应中具有良好的应用前景。
24、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种alp@cnpc/cof复合纳米材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述催化剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异丁基脒盐酸盐;
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述催化剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异丁基脒盐酸盐,所述巯烷基磷酸酯为巯乙基磷酸酯、巯丙基磷酸酯、巯丁基磷酸酯或巯己基磷酸酯;
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述纯化过程中采用的洗脱剂为氯仿和甲醇的梯度混合溶剂,其中氯仿和甲醇依次按照50:1、40:1、20:1和4:1的体积比混合。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述手性有机磷酸的结构式为:
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述膦酸酯和三甲基溴硅烷的质量体积比为1.21:5.84~8.76,g:ml。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述柱层析纯化过程中采用的是氯仿和甲醇形成的混合物,其中所述混合物中甲醇占氯仿体积的比例从2%逐渐增大到50%。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述溶液b中苯二硼酸、二氧六环、均三甲苯和手性有机磷酸的质量体积比为0.5~0.6:60~70:20~30:0.970~1.052,g:ml:ml:g;
9.根据权利要求1~8任一项所述制备方法制备的alp@cnpc/cof复合纳米材料。
10.根据权利要求9所述alp@cnpc/cof复合纳米材料在催化不对称狄-阿反应中的应用。
