CN103480418A - 在联萘酚合成工艺中的手性催化剂 - Google Patents

Abstract

在联萘酚合成工艺中的手性催化剂，该手性催化剂是(1R,2R)或(1S,2S)1,2-环己二胺与3-羟基-2-萘酮反应生成的1,2-环己二胺-2-(3-羟基-2-萘酮)席夫碱与三价铁的配合物，其结构式是：

Description

在联萘酚合成工艺中的手性催化剂

技术领域

本发明涉及到不对称催化合成领域，特别涉及到在联萘酚合成工艺中的手性催化剂。 

背景技术

在有机化学中，有些化合物的分子量相同，分子结构也相同，但左右排列相反，就如同实物与其镜中映体一样，也象两只手彼此不能重叠那样，故称这些化合物为手性化合物。手性化合物一定具有旋光性，具有旋光性的手性化合物的外消旋体有两个对映异构体。这种对映异构体由旋光方向相反、旋光能力相同的旋光异构体混合而成的。外消旋体的旋光性由于旋光异构体间的作用而相互抵消，因而外消旋体是不旋光的。 

化合物的手性决定了化合物具有一些与高新技术相关的物理特性，例如摩擦发光、倍频效应、压电效应、铁电效应等，因此要想实现这些高新技术效果，就必须制备具有光学活性纯度化合物。而要制备具有光学纯度的化合物，就先要合成外消旋体，再对外消旋体进行拆分。 

1, 1^’—联-2-萘酚（英文名1，1^，—bi—2—naphthanol，CAS号602—09—5，简称联萘酚，BINOL，结构式是 ），具有一个不对称轴，是手性化合物，能够拆分为光学纯异构体，而酚类又是合成高分子聚合物的常用原料，因此光学纯1, 1^’ —联萘酚必将成为高新技术领域的重要化工原料。 

目前直接合成光学纯产品的技术还停留在实验阶段，还未应用于大规模生产。市场上销售的光学纯1, 1^’ —联-2-萘酚全部为先合成1, 1^’ —联-2-萘酚的外消旋体，再对外消旋体进行拆分而实现的，但是外消旋体的拆分过程比较复杂，分离条件要求非常苛刻；某些拆分试剂很昂贵，还不能重复利用；拆分过程中，与所需旋光性相反的另一半产品被浪费，造成原料有效利用率很低，以致市场上销售的光学纯1, 1^’ —联萘酚价格较高，而且这种拆分的生产方式也有悖于绿色化学的原则，给环境保护造成极大的压力。因此不对称催化发展起来，可以直接利用不对称催化剂来合成具有单一旋光性的光学异构体。 

目前见于报道的合成手性联萘酚的方法中，一般以手性胺或者手性氨基酸为手性催化剂，以金属离子（铁、铜、锰等）或者氧气、空气作为氧化剂，对2-萘酚进行氧化耦合，转化率最高的达到86%，其光学纯度达到98%，据文献介绍，以氧气和空气为氧化剂时，一般转化率较低，而以金属离子为氧化剂时，一般转化率较高，但是金属离子作为氧化剂的情况下会造成产品中金属离子残留量超标的问题。尽管未见文献、专利中关于产品中金属离子残留量的报道，金属离子的残留量超标往往会影响产品的白度，也会影响产品的使用功能。当光学纯1, 1^’ —联-2-萘酚作为生产树脂的原料时，金属离子残留量超标，会使生产树脂用的催化剂性能降低或失活，或者影响成品树脂的稳定性，如果这种成品树脂制品用于电子产品时，金属离子残留量超标会导致电路的不正常工作。因此金属离子残留量较高的光学纯的1, 1^’ —联-2-萘酚的应用将会受到很大的限制。 

在中国专利公开号为CN1446633的发明专利中提到，以手性氨基酸与手性甲酰基联二萘酚形成的席夫碱与金属钒的络合物为手性催化剂，以萘酚或其衍生物为原料，以氧气为氧化剂，进行氧化偶联反应，可一步合成高光学纯度的联二萘酚及其衍生物，其光学纯度达到83%~98。但该技术方案很难保证2-萘酚氧化偶联的转化率和光学纯度同时达到90%以上，而且没有涉及到产品的纯化，没有进行产品中金属离子残留量的处理，往往会影响产品的使用性能；同时该技术方案没有涉及废水的净化处理和催化剂的回收利用，因此大大降低了该技术方案的工业可应用性。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种手性催化剂，应用在联萘酚合成工艺中，利用金属氧化物，合成高光学纯度的联二萘酚，以期获得高转化率和光学纯度。同时处理化学废水，回收手性催化剂重复使用，以期減轻对环境保护造成的压力。 

本发明是通过以下的技术措施来实现的。在联萘酚合成工艺中的手性催化剂，该手性催化剂是(1R,2R)或(1S,2S)1,2-环己二胺与3-羟基-2-萘酮反应生成的1,2-环己二胺-2-(3-羟基-2-萘酮)席夫碱与三价铁的配合物，其结构式是： 

。

所述的手性催化剂的制备方法是： 

1）将(1R,2R)或(1S,2S)1,2-环己二胺按照0.1～0.2g/mL三氯甲烷的比例溶于三氯甲烷中；

2）冰浴，按1,2-环己二胺与3-羟基-2-萘酮（摩尔比）为1：2～2.5的比例，缓慢滴加3-羟基-2-萘酮，反应10～20小时后，用硅胶柱提纯(流动相为：

：

=1:1～2)，得黄色固体，即为1,2-环己二胺-2-(3-羟基-2-萘酮)席夫碱；

3)将该固体按照0.03～0.06g/mL甲醇的比例溶于甲醇中，按照1,2-环己二胺和三氯化铁摩尔比1:1～1.2的比例加入三氯化铁，室温搅拌3～5小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶，即可获得所述的手性催化剂； 

在此，以1）～3）来表示这些反应步骤的先后次序。

所述的手性催化剂的制备线路是：  

。

用所述的手性催化剂制备高光学纯度的联二萘酚的方法是：  

1)将市售2-萘酚按照0.5～1g/mL40%～50%的氢氧化钠的比例溶于40%～50%的氢氧化钠的溶液中，溶解完全后过滤，滤液加稀盐酸调节PH值至2～3，2-萘酚重新析出；

 2)将干燥后的2-萘酚，按照0.2～0.3g/mL异丙醇的比例加入异丙醇中，然后按照2-萘酚、所述的手性催化剂、三氯化铁的摩尔比1:0.1～0.2：1.5～2，将溶入异丙醇中的2-萘酚加入手性催化剂和三氯化铁中，搅拌充分后升温至50～70℃，回流，恒温2～3小时；

3)反应结束后过滤，滤饼经过干燥后得高光学纯1, 1^’-联-2-萘酚。滤液留待下一步处理；  

在此，以1）～3）来表示这些反应步骤的先后次序。

所述的高光学纯度的联二萘酚的的制备线路是： 

从联萘酚合成过程中获得的滤液中回收手性催化剂的工艺是：  

1)向在制备高光学纯度的联二萘酚过程中所得的滤液中，加入氢氧化钠，并通入氧气，搅拌，使其中的Fe²⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，然后过滤；

2)滤饼干燥后溶于盐酸，形成氯化铁溶液，并得三氯化铁固体。滤液经树脂吸附后除去微量未反应的原料2-萘酚，再经蒸发除去溶剂，得黄色固体；

3)将该黄色固体溶于甲醇，并按照黄色固体和三氯化铁摩尔比1:1～1.2的比例加入三氯化铁，室温搅拌3～5小时，除去溶剂，用正己烷重结晶，可得所述的手性催化剂，该催化剂又可用于合成手性联二萘酚；  

在此，以1）～3）来表示这些反应步骤的先后次序。

在实施本技术措施过程中，主要采用如下的测试仪器和测试条件：  

核磁分析仪，INVOVA400，测试条件：300MHz，CDCl₃) 

岛津Lc-6A高效液相色谱分析仪，测试条件：Kromasil CHI-TBB column, Hexane/propan-2-ol =4:1；flow rate 1 mL/min；S-isomer，

 6.35min and R-isomer

 7.69 min

此外，还可以进行元素分析。

本发明采用上述技术措施后，氧化剂采用与催化剂的中心配体相同，且更为廉价的铁离子，金属离子作为氧化剂能保证产品较高的转化率，可以保证产物较高的光学纯度。在联萘酚合成反应结束后，催化剂和氧化剂又可回收再利用，且在回收的过程中不会互相形成杂质，简化了回收的步骤，提高了催化剂回收的可行性。催化剂可以回收就保证了该技术措施可以在低成本基础上实现单次反应中增加催化剂的用量，催化剂用量增加，也就保证了产物较高的光学纯度，因此本技术措施在较低成本的基础上实现了高转化率和高光学纯度，減轻对环境保护造成的压力，达到了绿色化学的目的。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。 

实施例1 

本实施例提供一种手性催化剂的制备方法，其通过如下步骤实现：将5.0g(1R,2R)1,2-环己二胺溶于50mL三氯甲烷中，冰浴，然后缓慢滴加15.0g3-羟基-2-萘酮，反应12小时后，用硅胶柱提纯(流动相为

：

=1:1.5)，得黄色固体15.64g，将该固体溶于200mL甲醇中，加入7.5g三氯化铁，室温搅拌3小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶得19.14g手性催化剂a。

实施例2 

本实施例提供一种手性催化剂的制备方法，其通过如下步骤实现：将5.5g(1R,2R)1,2-环己二胺溶于50mL三氯甲烷中，冰浴，然后缓慢滴加18.0g3-羟基-2-萘酮，反应18小时后，用硅胶柱提纯(流动相为

：

=1:1.5)，得黄色固体16.85g，将该固体溶于250mL甲醇中，加入8.5g三氯化铁，室温搅拌4.5小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶得20.25g手性催化剂b。

实施例3 

本实施例提供一种手性催化剂的制备方法，其通过如下步骤实现：将4.5g(1S,2S)1,2-环己二胺溶于50mL三氯甲烷中，冰浴，然后缓慢滴加14.0g3-羟基-2-萘酮，反应10小时后，用硅胶柱提纯(流动相为

：

=1:1.5)，得黄色固体13.57g，将该固体溶于180mL甲醇中，加入7.0g三氯化铁，室温搅拌3小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶得17.02g手性催化剂c。

实施例4 

本实施例提供一种手性催化剂的应用方法，其通过如下步骤实现：取市售β-萘酚10.0g溶于20mL浓度为50%的氢氧化钠溶液中，溶解完全后过滤，滤液加稀盐酸调节PH值至2～3，β-萘酚重新析出，将其干燥后加入40mL异丙醇中，加入3.0g实施例1中得到的手性催化剂a和18.0g三氯化铁，搅拌充分后升温至60℃，回流，恒温2小时，反应结束后过滤，得40mL滤液A备用，滤饼干燥后得9.27g1, 1^’-联-2-萘酚产物，计算产率为92.7%，核磁分析数据为：δ(ppm) 4.97(s 2H)，7.05(s 2H)，7.59(s 2H)，7.65(s 2H)，7.19(s 2H)，7.31(s 2H)，7.51(s 2H)。经液相色谱分析知，产物光学纯度94.5%。

实施例5 

本实施例提供一种手性催化剂的应用方法，其通过如下步骤实现：取市售β-萘酚11.0g溶于30mL浓度为40%的氢氧化钠溶液中，溶解完全后过滤，滤液加稀盐酸调节PH值至2～3，β-萘酚重新析出，将其干燥后加入50mL异丙醇中，加入5.6g实施例2中得到的手性催化剂b和22.4g三氯化铁，搅拌充分后升温至60℃，回流，恒温2.5小时，反应结束后过滤，得50mL滤液B备用，滤饼干燥后得10.46g1, 1^’-联-2-萘酚产物，计算产率为95.1%，，产物光学纯度98.7%，分析方法同实施例4。

实施例6 

本实施例提供一种手性催化剂的应用方法，其通过如下步骤实现：取市售β-萘酚12.0g溶于20mL浓度为45%的氢氧化钠溶液中，溶解完全后过滤，滤液加稀盐酸调节PH值至2～3，β-萘酚重新析出，将其干燥后加入50mL异丙醇中，加入8.4g实施例3中得到的手性催化剂c和27.0g三氯化铁，搅拌充分后升温至60℃，回流，恒温3小时，反应结束后过滤，得50mL滤液C备用，滤饼干燥后得11.74g1, 1^’-联-2-萘酚产物，计算产率为97.8%，产物光学纯度99.6%，分析方法同实施例4。

实施例7 

本实施例提供一种催化剂回收的方法，其通过如下步骤实现：取40mL实施例4中得到的滤液A，加入氢氧化钠调节PH值至7～8之间，回流，加热至80℃，通入氧气，充分搅拌1～2小时后，Fe²⁺全部转化为红褐色Fe(OH)₃沉淀，然后过滤，干燥后得12.5g滤饼和滤液。将该滤饼溶于180mL浓度为2mol/L的盐酸，形成三氯化铁溶液，经重结晶得三氯化铁固体。将滤液经旋转蒸发除去溶剂后，得黄色固体，重新将该黄色固体溶于40mL甲醇中，并加入1.0g前述滤饼中得到的三氯化铁，室温搅拌3～5小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶得2.92g手性催化剂d，回收率为97.4%。

实施例8 

本实施例提供一种催化剂回收的方法，其通过如下步骤实现：取50mL实施例4中得到的滤液B，加入氢氧化钠调节PH值至7～8之间，回流加热至80℃，通入氧气，充分搅拌1～2小时后，Fe²⁺全部转化为红褐色Fe(OH)₃沉淀，然后过滤，干燥后得15.9g滤饼和滤液。将该滤饼溶于250mL浓度为2mol/L的盐酸，形成三氯化铁溶液，经重结晶得三氯化铁固体。将滤液经旋转蒸发除去溶剂后，得黄色固体，重新将该黄色固体溶于70mL甲醇中，并加入1.8g前述滤饼中得到的三氯化铁，室温搅拌3～5小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶得5.42g手性催化剂e，回收率为96.8%。

实施例9 

本实施例提供一种催化剂回收的方法，其通过如下步骤实现：取50mL实施例5中得到的滤液C，加入氢氧化钠调节PH值至7～8之间，回流加热至80℃，通入氧气，充分搅拌1～2小时后，Fe²⁺全部转化为红褐色Fe(OH)₃沉淀，然后过滤，干燥后得19.5g滤饼和滤液。将该滤饼溶于280mL浓度为2mol/L的盐酸，形成氯化铁溶液，经重结晶得三氯化铁固体。将滤液经旋转蒸发除去溶剂后，得黄色固体，重新将该黄色固体溶于90mL甲醇中，并加入2.8g前述滤饼中得到的三氯化铁，室温搅拌3～5小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶得8.25g手性催化剂f，回收率为98.3%。

实施例10 

本实施例提供一种回收后手性催化剂的应用方法，其通过如下步骤实现：本实施例操作方法和药品用量与实施例4完全相同，仅将催化剂更换为2.92g实施例7中得到的手性催化剂d，最终得产物9.14g1, 1^’-联-2-萘酚，计算产率为91.4%，产物光学纯度93.7%，分析方法同实施例4。

实施例11 

本实施例提供一种回收后手性催化剂的应用方法，其通过如下步骤实现：本实施例操作方法和药品用量与实施例5完全相同，仅将催化剂更换为5.42g实施例8中得到的手性催化剂e，最终得产物10.13g1, 1^’-联-2-萘酚，计算产率为92.1%，产物光学纯度96.8%分析方法同实施例4。

实施例12 

本实施例提供一种回收后手性催化剂的应用方法，其通过如下步骤实现：本实施例操作方法和药品用量与实施例6完全相同，仅将催化剂更换为8.25g实施例9中得到的手性催化剂f，最终得产物11.471, 1^’-联-2-萘酚g，计算产率为95.6%，产物光学纯度98.2%分析方法同实施例4。

实施例13 

该实施例是对比例，采用上述引用的专利中的方法

本实施例提供一种联萘酚合成方法，其通过如下步骤制备得到：将0.1mol（S）构型的异亮氨酸和0.2molNaAc混合，加入200mL水，抽换气三次，60℃下搅拌10min后，加入0.05mol的(R)-2,2′-二甲氧基甲基-3,3′-二甲酰基-1,1′-联二萘酚。将500mL乙醇和500mLTHF混合成溶液，将前述溶液加入乙醇和THF的混合溶液中，加热到80℃，搅拌20min，缓慢冷却到25℃，搅拌2h，加入0.01molVOSO₄水溶液，继续搅拌2h，旋干有机溶剂，离心分离得到固体，用乙醇洗涤后得到所需催化剂36.3g。

在一两颈烧瓶中加入上述手性催化剂8.0g，溶解于500mL干燥的CCl₄溶液，在氧气中搅拌10min，加入15g2-萘酚，在0℃搅拌5天，反应完后减压蒸去溶剂，用石油醚：乙酸乙酯（3V:1V）展开，得产品13.1g，产率87.3%，光学纯度98.2%（测试条件：Kromasil CHI-TBB column, Hexane/propan-2-ol =4:1；flow rate 1 mL/min；S-isomer，

 6.47min and R-isomer

 7.87 min）。 

对比表：  

以上所述的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护笵围。 

Claims (4)

1.在联萘酚合成工艺中的手性催化剂，其特征在于：该手性催化剂是(1R,2R)或(1S,2S)1,2-环己二胺与3-羟基-2-萘酮反应生成的1,2-环己二胺-2-(3-羟基-2-萘酮)席夫碱与三价铁的配合物，其结构式是： 

   。

2.根据权利要求1所述的在联萘酚合成工艺中的手性催化剂，其特征在于：所述的手性催化剂的制备方法是：

1）将(1R,2R)或(1S,2S)1,2-环己二胺按照0.1～0.2g/mL三氯甲烷的比例溶于三氯甲烷中；

2）冰浴，按1,2-环己二胺与3-羟基-2-萘酮（摩尔比）为1：2～2.5的比例，缓慢滴加3-羟基-2-萘酮，反应10～20小时后，用硅胶柱提纯(流动相为：

：

=1:1～2)，得黄色固体，即为1,2-环己二胺-2-(3-羟基-2-萘酮)席夫碱；

3)将该固体按照0.03～0.06g/mL甲醇的比例溶于甲醇中，按照1,2-环己二胺和三氯化铁摩尔比1:1～1.2的比例加入三氯化铁，室温搅拌3～5小时，旋去溶剂，用正己烷重结晶，即可获得所述的手性催化剂；  

在此，以1）～3）来表示这些反应步骤的先后次序。

3.根据权利要求1所述的在联萘酚合成工艺中的手性催化剂，其特征在于：用所述的手性催化剂制备高光学纯度的联二萘酚的方法是：  

1)将市售2-萘酚按照0.5～1g/mL40%～50%的氢氧化钠的比例溶于40%～50%的氢氧化钠的溶液中，溶解完全后过滤，滤液加稀盐酸调节PH值至2～3，2-萘酚重新析出；

 2)将干燥后的2-萘酚，按照0.2～0.3g/mL异丙醇的比例加入异丙醇中，然后按照2-萘酚、所述的手性催化剂、三氯化铁的摩尔比1:0.1～0.2：1.5～2，将溶入异丙醇中的2-萘酚加入手性催化剂和三氯化铁中，搅拌充分后升温至50～70℃，回流，恒温2～3小时；

3)反应结束后过滤，滤饼经过干燥后得高光学纯1, 1^’-联-2-萘酚；滤液留待下一步处理；  

在此，以1）～3）来表示这些反应步骤的先后次序。

4.根据权利要求1所述的在联萘酚合成工艺中的手性催化剂，其特征在于：从联萘酚合成过程中获得的滤液中回收手性催化剂的工艺是：

1)向在制备高光学纯度的联二萘酚过程中所得的滤液中，加入氢氧化钠，并通入氧气，搅拌，使其中的Fe²⁺转化为Fe(OH)₃沉淀，然后过滤；

2)滤饼干燥后溶于盐酸，形成氯化铁溶液，并得三氯化铁固体；滤液经树脂吸附后除去微量未反应的原料2-萘酚，再经蒸发除去溶剂，得黄色固体；

3)将该黄色固体溶于甲醇，并按照黄色固体和三氯化铁摩尔比1:1～1.2的比例加入三氯化铁，室温搅拌3～5小时，除去溶剂，用正己烷重结晶，可得所述的手性催化剂，该催化剂又可用于合成手性联二萘酚；  

在此，以1）～3）来表示这些反应步骤的先后次序。