公开/公告号CN103706397A
专利类型发明专利
公开/公告日2014-04-09
原文格式PDF
申请/专利权人 吉林大学;
申请/专利号CN201410006943.5
申请日2014-01-07
分类号B01J31/16;B01J31/18;C07B57/00;C07B53/00;C07C49/83;C07C45/85;C07C33/20;C07C33/22;C07C29/88;C07C315/02;C07C317/14;
代理机构长春吉大专利代理有限责任公司;
代理人张景林
地址 130012 吉林省长春市前进大街2699号
入库时间 2024-02-19 21:48:50
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-12-25
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):B01J31/16 授权公告日:20150722 终止日期:20180107 申请日:20140107
专利权的终止
2015-07-22
授权
授权
2014-05-07
实质审查的生效 IPC(主分类):B01J31/16 申请日:20140107
实质审查的生效
2014-04-09
公开
公开
技术领域
本发明属于多金属氧簇手性催化剂技术领域，具体涉及一种通过溶胶-凝胶过 程将多金属氧簇手性超分子复合物共价固载到二氧化硅中的方法并应用于手性拆 分和催化氧化反应，在化工、医药、材料等领域具有重要应用价值。
背景技术
多金属氧簇，又称多金属氧酸盐或多酸，是一类化学结构和组成确定的纳米 尺寸的无机簇合物。多金属氧簇具有多种多样的结构形态和丰富的性质，在化学、 材料、生物、医药等领域展现出的巨大应用潜力。多金属氧簇的重要功能特性使 得有关其在催化方面的研究一直十分活跃（Pope M T,Müller A.Polyoxometalate chemistry:an old field with new dimensions in several disciplines,Angew.Chem. Int.Ed.Engl.1991,30:34–48）。已经实现的工业化应用证明，多金属氧簇催化性 能优异、价格低廉、环境友好，非常值得大力开发，但是作为一类重要的无机催 化剂，其在手性拆分和手性催化领域的应用却一直没有很好的实现（Hasenknopf B,Micoine K,E,Thorimbert S,Malacria M,Thouvenot R.Chirality in polyoxometalate chemistry,Eur.J.Inorg.Chem.2008,5001–5013）。主要的原 因有三点：一是大多数的多金属氧簇具有非常高的结构对称性，合成手性结构的 多金属氧簇比较困难（Tan H,Li Y,Chen W,Liu D,Su Z,Lu Y,Wang E.From racemic compound to spontaneous resolution:a linker-imposed evolution of chiral[MnMo9O32]6-based polyoxometalate compounds,Chem.Eur.J.2009, 15:10940–10947）；二是大部分已获得的多金属氧簇的手性结构容易在溶液中发 生消旋（Fang X,Anderson T M,and Hill C L.Enantiomerically pure polytungstates:chirality transfer through zirconium coordination centers to nanosized inorganic clusters,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44:3540–3544），无 法满足手性拆分和手性催化氧化的要求；三是多金属氧簇表面催化反应位点多、 相对于底物来说尺寸大，不利于手性催化反应。这些因素使得多金属氧簇的手性 化修饰研究还仅仅处于起始阶段，到目前为止还很少被应用到手性拆分和手性催 化领域中，导致以多金属氧簇作为手性催化剂的手性拆分和手性催化的研究与应 用还远远跟不上多金属氧簇作为普通催化剂的发展。因此，如何实现多金属氧簇 在手性拆分和手性催化领域的应用成为多金属氧簇研究的核心问题之一。
目前，人们已经成功发展了两种方法来实现非手性多金属氧簇的手性化修饰。 一种是在缺位多金属氧簇的结构基础上共价连接手性基团，比如氨基酸等，其所 得到的有机杂化多金属氧簇在圆二色谱中表现出可归属于多金属氧簇的手性信 号。但是这种有机杂化多金属氧簇在硫醚类化合物的手性催化氧化反应中手性选 择性较差，手性过量值仅为8%（Carraro M,Modugno G,Sartorel A,Scorrano G, Bonchio M.Optically active polyoxotungstates bearing chiral organophosphonate substituents,Eur.J.Inorg.Chem.2009,5164–5174）。另一 种方法是利用手性有机阳离子替代多金属氧簇上的抗衡阳离子，如Na+、K+等 （Wang Y,Li H,Qi W,Yang Y,Yan Y,Li B,Wu L.Supramolecular assembly of chiral polyoxometalate complexes for asymmetric catalytic oxidation of thioethers,J.Mater.Chem.2012,22:9181–9188）。这种静电包覆的多金属氧簇 手性超分子复合物的制备方法的最大特点是对几乎所有的多金属氧簇都普遍适 用，而且多金属氧簇手性超分子复合物是具有亲水的多金属氧簇在中心、手性有 机阳离子在外围的核-壳结构。在对硫醚类化合物的催化反应中，手性有机阳离子 的结构对多金属氧簇的催化手性选择性体现出显著的影响，比如树枝状的手性有 机阳离子比简单烷基链型手性有机阳离子的手性选择性要高很多（Jahier C, Cantuel M,McClenaghan N D,Buffeteau T,Cavagnat D,Agbossou F,Carraro M, Bonchio M,Nlate S.Enantiopure dendritic polyoxometalates:chirality transfer from dendritic wedges to a POM cluster for asymmetric sulfide oxidation,Chem. Eur.J.2009,15:8703–8708）。调节多金属氧簇表面手性有机阳离子的覆盖密度 可以得到不同的手性催化选择性，表明手性有机阳离子的覆盖密度对于提高手性 选择性具有重要的作用。然而，将多金属氧簇用于进行手性拆分和手性催化氧化 的技术还没有开展起来。总结文献和专利结果我们发现：基于多金属氧簇的手性 拆分反应还没有系统的开发出来；在手性拆分和手性催化氧化过程中影响多金属 氧簇手性超分子复合物手性选择性的主要因素还不够清楚；多金属氧簇手性催化 剂的回收再利用没有很好地解决。对进一步设计高效的多金属氧簇手性催化剂是 十分不利的，不利于实际应用的推广。
在核-壳结构的多金属氧簇超分子复合物中，已经确定有机阳离子可以通过静 电相互作用被束缚在多金属氧簇的阴离子表面，但是文献报道有机阳离子在多金 属氧簇的表面具有流动行为，可以发生沿着表面的横向移动（Li H,Sun H,Qi W, Xu M,Wu L.Onionlike hybrid assemblies based on surfactant-encapsulated polyoxometalates,Angew.Chem.Int.Ed.2007,46:1300–1303），这就使得在多 金属氧簇手性超分子复合物在手性拆分和手性催化氧化过程中对底物的手性选择 性大大下降。因此，开发一种将多金属氧簇外围的手性有机阳离子稳定化或者固 定化的方法对于提高多金属氧簇的手性选择性是十分必要的，同时固定到特定的 固体基质中可以使得多金属氧簇超分子复合物方便地回收和再利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、可回收利用的多金属氧簇固载手性催化剂的 制备方法及其在手性拆分和催化氧化应用。该方法简单易行，且对于具有催化活 性的多金属氧簇普遍适用。本项发明涉及化工、医药、材料等领域，所制备得到 的多金属氧簇固载手性催化剂在手性拆分和手性催化氧化等方面具有实际应用价 值。
本发明是通过以下技术方案实现的：合成疏水末端含羟基且含有手性亲水头 基的季铵盐型有机阳离子，再利用该手性有机阳离子通过静电相互作用包覆具有 高效催化活性的多金属氧簇制得外围带有羟基的多金属氧簇手性超分子复合物， 进而经溶胶-凝胶过程将该手性超分子复合物共价固载到二氧化硅基质中，最后将 多金属氧簇超分子复合物/二氧化硅固载手性催化剂用于消旋二级醇类底物的手 性拆分和硫醚类、烯烃类底物的手性催化氧化反应。该方法既对各种各样具有催 化活性的多金属氧簇都普遍适用，又能实现多金属氧簇在手性拆分和手性催化氧 化等方面的应用。
本发明包括以下步骤：
1）手性有机阳离子的合成
本发明涉及手性有机阳离子，是指疏水末端含羟基且含有手性亲水头基的季 铵盐型有机阳离子，其基本结构由含有手性位点的季铵盐阳离子亲水头部基团、 末端带有羟基的疏水烷基链构成。
手性有机阳离子的合成是通过手性胺盐(R/S)-[(C6H5)CH(CH3)]hNH(3-h)(h=1 或2)或(R/S)-[CH3(CH2)mCH(CH3)]NH2(m=1～15)与相应的卤代烷醇[X(CH2)jOH] (X=Cl、Br、I，j=2～18)的季铵化反应实现的。
适合本发明的手性有机阳离子符合通式：(R/S)-[(C6H5)CH(CH3)]hNH(4-h-k)[(CH2)jOH]kX和(R/S)-[CH3(CH2)mCH(CH3)]NH[(CH2)jOH]2X，其中h=1（k=2）， h=2（k=1或2），j=2～18，m=1～15，X=Cl、Br、I（Cl、Br、I为抗衡离子）。
2）手性有机阳离子静电包覆多金属氧簇手性超分子复合物的制备
多金属氧簇的合成方法简单，部分多金属氧簇已经商业化生产，而且文献已 经报道了多金属氧簇的合成路线和步骤，因此他们在本发明中将直接作为原料使 用。具有催化活性的多金属氧簇种类繁多，本发明中选用的多金属氧簇为： H4SiW12O40、H3PW12O40、H3PMo12O40、H5PMo10V2O40、K7PW11O39、K8SiW11O39、 K5CoW12O40、Na6P2Mo18O62、K6P2W18O62、K10P2W17O61、Na12P2W15O56、 H14[NaP5W30O110]、NaH3[SiW11CeO39]、H8[(PW11TiO39)2O]、H5PW11ZrO40、 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]、[(NH4)42[MoVI72MoV60O372(CH3COO)30(H2O)72]、 (NH4)28[Mo154(NO)14O448H14(H2O)70]。
在实际应用中，可以根据催化氧化反应类型的不同选择具有不同催化特性的 多金属氧簇进行包覆。在包覆方法上，由于手性有机阳离子的溶解性差异，可以 在去离子水/乙醇不同体积比的混合溶液中均相包覆。
均相包覆是将待包覆的多金属氧簇溶于去离子水/乙醇混合溶液中（去离子水 与乙醇的体积比为0.1～10:1），保持浓度为1～15mg/mL。另将手性有机阳离子溶 于与上述相同体积比的去离子水/乙醇混合溶液中，保持浓度为1～10mg/mL。控 制多金属氧簇和手性有机阳离子的摩尔比，使多金属氧簇的总电荷数与手性有机 阳离子的总电荷数比例为1～1.2:1，其中总电荷数等于单个分子电荷数乘以摩尔 量。在持续搅拌状态下，将多金属氧簇的去离子水/乙醇混合溶液滴加到手性有机 阳离子的去离子水/乙醇混合溶液中，滴加速度保持在1～2mL/min，滴加结束后 继续搅拌0.2～10h后，收集沉淀，用去离子水反复洗涤1～5次，干燥即得到手性 有机阳离子包覆的多金属氧簇手性超分子复合物。
3）多金属氧簇手性超分子复合物在二氧化硅基质中的固载
适合本发明的硅氧烷试剂为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和 四丁氧基硅烷。
将多金属氧簇手性超分子复合物溶解在乙醇中，保持浓度1～10mg/mL，加 入硅氧烷试剂，多金属氧簇手性超分子复合物与硅氧烷试剂的摩尔比在 1:20～1575，再加入去离子水（去离子水的体积与多金属氧簇超分子复合物的质 量比为1mL:100mg），50～60摄氏度下搅拌1～3天，将得到的溶胶经浓缩至5～10 mL后注入模具（玻璃瓶、陶瓷管或聚四氟乙烯管状材料均可）中封口室温老化 10～15天，再敞口放置在空气中干燥5～10天后，即得到固体状的多金属氧簇手 性超分子复合物/二氧化硅固载手性催化剂，其中，多金属氧簇手性超分子复合物 在二氧化硅基质中的质量百分含量在10～90%。
多金属氧簇超分子复合物/二氧化硅固载手性催化剂的手性拆分和手性催化 氧化应用
适合本发明的催化反应类型有两种，一种是手性拆分反应，底物为消旋二级 醇类化合物；另一种是手性催化氧化反应，底物为硫醚类化合物或烯烃类化合物。 将制备得到的多金属氧簇超分子复合物/二氧化硅固载手性催化剂研磨后得到白 色粉末状催化剂，粒径在0.1～1μm，作为非均相催化剂直接使用。
手性拆分和手性催化氧化反应条件如下：在5～100mL圆底烧瓶中首先加入 底物0.2～100mmol，加入溶剂1～20mL（根据底物的溶解性选择氯仿、乙腈、 乙醇、丙酮、二氯甲烷、二甲基亚砜、环己烷、甲苯等），再加入质量分数为30% 的过氧化氢水溶液，保持过氧化氢与底物的摩尔比为1～10:1，控制搅拌速度在 300～1000r/min–1，控制特定反应温度（如消旋二级醇的手性拆分反应温度在 40～60摄氏度，硫醚的手性催化氧化反应温度在-10～10摄氏度），最后加入制备 的多金属氧簇手性超分子复合物/二氧化硅固载手性催化剂开始反应，多金属氧簇 手性超分子复合物与底物的摩尔比为0.0001～0.01:1，利用薄层色谱法和高效液相 色谱监测反应进程。
本发明通过溶胶-凝胶过程将多金属氧簇手性超分子复合物共价固载到二氧 化硅基质中，制备得到多金属氧簇超分子复合物/二氧化硅固载手性催化剂，该多 金属氧簇固载催化剂可用于消旋二级醇类底物的手性拆分反应和硫醚、烯烃等底 物的手性催化氧化反应。
附图说明
图1：手性阳离子溴化铵R-DOHPA·Br的核磁共振波谱（a）和红外光谱（b）；
图2：多金属氧簇手性超分子复合物(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2的核磁共 振波谱（a）和红外光谱（b）；
图3：手性阳离子溴化铵R-DOHPA·Br和S-DOHPA·Br及多金属氧簇手性超 分子复合物(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2和(S-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2的圆 二色谱；
图4：手性阳离子溴化铵R-DOHPA·Br、多金属氧簇 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]及不同质量百分含量的固载手性催化剂的红外光 谱；
图5：SiO2材料及不同质量百分含量的固载手性催化剂的高分辨透射电子显 微镜图片；
图1是实施例1–1合成的手性阳离子溴化铵R-DOHPA·Br的核磁共振波谱图 （a）和红外光谱图（b）。通过对核磁谱的指认（见图中）和红外光谱的指认（2926 和2854cm–1为CH2反对称和对称伸缩振动，1460cm–1为CH2剪切振动，1058 cm–1为C-O伸缩振动），确定目标产物为：R-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基 溴化铵。
图2是实施例2–1中合成的多金属氧簇手性超分子复合物 (R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2的核磁共振波谱（a）和红外光谱（b）图。通过对 红外振动吸收峰的指认，发现多金属氧簇的特征振动峰（924cm–1为W=Od反对 称伸缩振动，878cm–1为W-Ob-W反对称伸缩振动，766cm–1为W-Oc-W反对 称伸缩振动）和手性有机阳离子的特征振动峰（2926和2854cm–1为CH2反对称 和对称伸缩振动，1460cm–1为CH2剪切振动，1058cm–1为C-O伸缩振动）同 时存在。对核磁共振化学位移的分析发现，手性有机阳离子上质子的化学位移向 高场移动，峰宽变宽，证明包覆结构存在。
图3是实施例1–1、1–2分别合成的手性阳离子溴化铵R-DOHPA·Br和 S-DOHPA·Br及实施例2–1、2–2分别制备的多金属氧簇手性超分子复合物 (R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2和(S-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2的圆二色谱。 R-DOHPA·Br和S-DOHPA·Br两种构型的手性有机阳离子在216和263nm处有 镜像对称的手性信号，表明两种构型的手性有机阳离子是对映异构体。而多金属 氧簇手性超分子复合物在300nm处出现的手性信号，可以归属为多金属氧簇 O→W的电子跃迁，证明手性超分子复合物的存在。同时，R型多金属氧簇手性 超分子复合物和S型多金属氧簇手性超分子复合物的手性信号呈镜像对称，证明 两种构型的多金属氧簇手性超分子复合物在溶液中的稳定存在。
图4是实施例1–1合成的手性阳离子溴化铵R-DOHPA·Br、多金属氧簇 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]、实施例3–1、3–2、3–3和3–4分别制备的质量百 分含量分别为30%、46%、62%、86%的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2/SiO2固 载手性催化剂及实施例3–5制备的质量百分含量为58%的 (S-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2/SiO2固载手性催化剂的红外光谱。对应于多金属 氧簇和手性有机阳离子的特征峰同时存在于固载手性催化剂的红外光谱中，说明 多金属氧簇手性超分子复合物成功引入到二氧化硅基质中。在1080cm–1处新出 现的Si–O–Si振动峰表明二氧化硅网络结构的存在，而在1163cm–1处新出现的 Si–O–C振动峰证明手性超分子复合物通过外围羟基共价连接到二氧化硅基质中。
图5是SiO2材料及实施例3–1、3–2、3–3和3–4分别制备的质量百分含量 分别为30%、46%、62%、86%的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2/SiO2固载手性 催化剂的高分辨透射电子显微镜图片。其中a图是未固载多金属氧簇手性超分子 复合物的二氧化硅基质，没有观察到对应于多金属氧簇的点状区域结构，b–e图 分别为多金属氧簇手性超分子复合物质量百分含量分别为30、46、62和86wt% 的多金属氧簇固载手性催化剂，f图是e图中白色方框内局部结构的放大照片。从 b和c图中可以清楚看到对应于多金属氧簇的深色点状结构，且点状结构均匀分 散在基质中，没有发现明显的聚集；在d图中除了深色点状结构外，还出现了几 纳米的纳米晶域，表明多金属氧簇手性超分子复合物在二氧化硅基质中发生一定 程度的结晶行为；e图中纳米晶域的面积扩大，表明随着固载百分含量的增加， 多金属氧簇手性超分子复合物在二氧化硅基质中结晶行为进一步增强；f图中晶格 间距为0.29nm,与多金属氧簇的晶格间距一致。高分辨透射电子显微镜照片表明 多金属氧簇手性超分子复合物在二氧化硅中固载含量的不断增加导致固载的手性 催化剂内部形貌由均匀分散向形成纳米晶体的演变。
表1是实施例2–1、2–2分别制备的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2(R-CSEP) 和(S-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2(S-CSEP)两种构型的多金属氧簇手性超分子复 合物的元素分析结果，通过实验值和理论值的对比分析确定静电包埋手性超分子 复合物的基本结构为每个多金属氧簇Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]上包覆了12 个R-DOHPA或者S-DOHPA手性有机阳离子。
表1：R-CSEP和S-CSEP手性超分子复合物的元素分析结果
表2是多金属氧簇Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]、实施例2–1制备的 (R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2手性超分子复合物、实施例3中制备的不同质量百 分含量的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2/SiO2固载手性催化剂用于消旋1-苯乙醇 的手性拆分反应的数据总结表，其中在样品栏中POM代表多金属氧簇 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]，R-CSEP代表(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2手性 超分子复合物，R-CSHC-30、R-CSHC-46、R-CSHC-62和R-CSHC-86分别代 表实施例3–1、3–2、3–3和3–4制备的多金属氧簇手性超分子复合物质量百分含 量为30、46、62和86%的固载手性催化剂；t代表手性拆分反应时间；C代表手 性拆分反应的转化率；ee代表手性拆分反应的手性过量值。从表中可以看出：与 多金属氧簇手性超分子复合物相比，多金属氧簇固载手性催化剂的手性选择性明 显提高；多金属氧簇固载手性催化剂的手性选择性随着多金属氧簇手性超分子复 合物在二氧化硅基质中的质量百分含量的增加呈规律性变化。
表2：POM、R-CSEP及固载手性催化剂手性拆分数据表
表3是实施例4–5对1-苯丙醇、实施例4–6和4–7对安息香和实施例4–8 对1-苯乙醇的手性拆分反应的数据总结表。其中在样品栏中R-CSHC-62和 R-CSHC-86分别代表实施例3–3和3–4制备的多金属氧簇手性超分子复合物 (R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2质量百分含量为62%和86%的固载手性催化剂， S-CSHC-58代表实施例3–5制备的多金属氧簇手性超分子复合物 (S-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2质量百分含量为58%的固载手性催化剂；t代表手 性拆分反应时间；C代表手性拆分反应的转化率；ee代表手性拆分反应的手性过 量值。从表中可以看出：多金属氧簇固载手性催化剂对不同的手性拆分底物具有 明显的选择性，比如对安息香的手性选择性要远远高于1-苯丙醇；当质量百分含 量相近时，分别固载两种构型的多金属氧簇手性超分子复合物制备的固载手性催 化剂的手性选择性也是相近的，但是剩余底物的手性过量值却分别是R和S，说 明手性选择性的来源是多金属氧簇手性超分子复合物。
表3：R-CSHC-62、R-CSHC-86和S-CSHC-58手性拆分不同底物的数据表
具体实施方式
以下实施实例对本发明做更详细的描述，但所述实例不构成对本发明的限制。
1、疏水末端含羟基且含有手性亲水头基的季铵盐型有机阳离子的合成
反应原理：季铵盐型手性有机阳离子是通过卤代烷醇对手性胺盐的季铵化反 应实现的。由这种方法可以实现各种具有不同烷基链长度、含有不同数量羟基基 团和含有不同数量的手性位点的手性有机阳离子的合成。
季铵盐型手性有机阳离子的合成
实施例1–1：
R-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵（简称R-DOHPA·Br）的合成
取2.65g 11-溴十一醇，0.5mL（R）-1-苯乙胺，1.84mL N,N-二异丙基乙胺， 混合溶解在5mL乙腈中，在搅拌状态下40摄氏度反应96h。旋转蒸干熔剂，得 到淡黄色固体，无水乙醚萃取3次，直至乙醚中没有产物为止，收集乙醚相并用 去离子水反复洗乙醚相3次，用无水硫酸镁干燥乙醚相，无水硫酸镁用量为0.5 g/100mL。粗产物溶解在50mL乙醇中，加入过量浓盐酸质子化产物，收集黄色 油状沉淀，用乙醇反复洗3次，直至乙醇中没有产物为止，旋转蒸干溶剂后得到 淡黄色油状物，即为R-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵(0.7g)，产率39 ％。
实施例1–2：
S-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵（简称S-DOHPA·Br）的合成
取2.65g 11-溴十一醇，0.5mL（S）-1-苯乙胺，1.84mL N,N-二异丙基乙胺， 混合溶解在5mL乙腈中，在搅拌状态下40摄氏度反应96h。旋转蒸干熔剂，得 到淡黄色固体，无水乙醚萃取3次，直至乙醚中没有产物为止，收集乙醚相并用 去离子水反复洗乙醚相3次，用无水硫酸镁干燥乙醚相，无水硫酸镁用量为 0.5g/100mL。粗产物溶解在50mL乙醇中，加入过量浓盐酸质子化产物，收集黄 色油状沉淀，用乙醇反复洗3次，直至乙醇中没有产物为止，旋转蒸干溶剂后得 到淡黄色油状物，即为S-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵(0.75g)，产率 42％。
实施例1–3：
R-双（5-羟基戊基）-1-苯乙基溴化铵的合成
取1.74g 5-溴-1-戊醇，0.5mL（R）-1-苯乙胺，1.84mL N,N-二异丙基乙胺， 混合溶解在5mL乙腈中，在搅拌状态下40摄氏度反应96h。旋转蒸干熔剂，得 到淡黄色固体，无水乙醚萃取3次，直至乙醚中没有产物为止，收集乙醚相并用 去离子水反复洗乙醚相3次，用无水硫酸镁干燥乙醚相，无水硫酸镁用量为 0.5g/100mL。粗产物溶解在50mL乙醇中，加入过量浓盐酸质子化产物，收集黄 色油状沉淀，用乙醇反复洗3次，直至乙醇中没有产物为止，旋转蒸干溶剂后得 到淡黄色油状物，即为R-双（5-羟基戊基）-1-苯乙基溴化铵(0.46g)，产率40％。
实施例1–4：
11-羟基-N，N-双（（R）-1-苯乙基）十一烷基-1-溴化铵的合成
取2.65g 11-溴十一醇，0.91mL（R,R）-双-(1-苯基乙基)胺，1.84mL N,N- 二异丙基乙胺，混合溶解在5mL乙腈中，在搅拌状态下40摄氏度反应96h。旋 转蒸干熔剂，得到淡黄色固体，无水乙醚萃取3次，直至乙醚中没有产物为止， 收集乙醚相并用去离子水反复洗乙醚相3次，用无水硫酸镁干燥乙醚相，无水硫 酸镁用量为0.5g/100mL。粗产物溶解在50mL乙醇中，加入过量浓盐酸质子化 产物，收集黄色油状沉淀，用乙醇反复洗3次，直至乙醇中没有产物为止，旋转 蒸干溶剂后得到淡黄色油状物，即为11-羟基-N，N-双（（R）-1-苯乙基）十一烷 基-1-溴化铵(0.51g)，产率32％。
实施例1–5：
11-羟基-N-（11-羟基十一烷基）-N，N-双（（R）-1-苯乙基）十一烷基-1-溴 化铵的合成
取5.30g 11-溴十一醇，0.91mL（R,R）-双-(1-苯基乙基)胺，1.84mL N,N- 二异丙基乙胺，混合溶解在5mL乙腈中，在搅拌状态下40摄氏度反应96h。旋 转蒸干熔剂，得到淡黄色固体，无水乙醚萃取3次，直至乙醚中没有产物为止， 收集乙醚相并用去离子水反复洗乙醚相3次，用无水硫酸镁干燥乙醚相，无水硫 酸镁用量为0.5g/100mL。粗产物溶解在50mL乙醇中，加入过量浓盐酸质子化 产物，收集黄色油状沉淀，用乙醇反复洗3次，直至乙醇中没有产物为止，旋转 蒸干溶剂后得到淡黄色油状物，即为11-羟基-N-（11-羟基十一烷基）-N，N-双（（R） -1-苯乙基）十一烷基-1-溴化铵(0.45g)，产率20％。
实施例1–6：
（R）-N-（己-2-基）-11-羟基-N-（11-羟基十一烷基）十一烷基-1-溴化铵的 合成
取2.65g 11-溴十一醇，0.53mL（R）-己-2-胺，1.84mL N,N-二异丙基乙胺， 混合溶解在5mL乙腈中，在搅拌状态下40摄氏度反应96h。旋转蒸干熔剂，得 到淡黄色固体，无水乙醚萃取3次，直至乙醚中没有产物为止，收集乙醚相并用 去离子水反复洗乙醚相3次，用无水硫酸镁干燥乙醚相，无水硫酸镁用量为 0.5g/100mL。粗产物溶解在50mL乙醇中，加入过量浓盐酸质子化产物，收集黄 色油状沉淀，用乙醇反复洗3次，直至乙醇中没有产物为止，旋转蒸干溶剂后得 到淡黄色油状物，即为（R）-N-（己-2-基）-11-羟基-N-（11-羟基十一烷基）十 一烷基-1-溴化铵(0.64g)，产率45％。
2、疏水末端带有羟基且含有手性头基的季铵盐有机阳离子对多金属氧簇的静电 包覆
反应原理：多金属氧簇在去离子水溶液中表面抗衡离子会解离，形成带有负 电荷的裸露的簇离子。末端带有羟基且含有手性头基的季铵盐有机阳离子与此簇 离子通过静电相互作用复合，形成稳定的多金属氧簇手性超分子复合物，此手性 复合物能很好的溶解在乙醇等醇类溶剂中。此类手性有机阳离子包覆多金属氧簇 可在去离子水/乙醇混合溶液中均相包覆，根据手性有机阳离子的溶解性差异可以 选择在去离子水/乙醇不同体积比的条件下进行包覆。
多金属氧簇均为参照已有文献合成所得。其中，Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2] 参照文献Dalton Trans.1991,143–155合成；H8[(PW11TiO39)2O]参照文献Inorg. Chem.2000,39,3828–3837合成；H5PW11ZrO40参照文献Inorg.Chem.2006,45, 7224–7234合成；NaH3[SiW11CeO39]参照文献Inorg.Chem.2005,44,666–672 合成。其它具有催化活性剂的多金属氧簇也都适合本发明。
实施例2–1：
R-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵（简称R-DOHPA·Br）包覆 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]
将0.12g Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]溶解在40mL去离子水/乙醇（去离 子水/乙醇体积比为3:1）混合溶液中，0.1g R-DOHPA·Br溶解在90mL去离子 水/乙醇（去离子水/乙醇体积比为3:1）混合溶液中，R-DOHPA·Br与 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]的摩尔比为10:1。在搅拌状态下，将R-DOHPA·Br 的溶液逐滴滴加到Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]的上述溶液中。继续搅拌2小时 后，将生成的沉淀离心，得到淡黄色粘稠状固体。用去离子水反复洗3次，室温 真空干燥，产率为74％（0.13g）。
实施例2–2：
S-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵（简称S-DOHPA·Br）包覆 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]
将0.12g Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]溶解在40mL去离子水/乙醇（去离 子水/乙醇体积比为3:1）混合溶液中，0.1g S-DOHPA·Br溶解在90mL去离子水 /乙醇（去离子水/乙醇体积比为3:1）混合溶液中，S-DOHPA·Br与 Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]的摩尔比为10:1。在搅拌状态下，将S-DOHPA·Br 的溶液逐滴滴加到Na12[WZn3(H2O)2(ZnW9O34)2]的上述溶液中。继续搅拌2小时 后，将生成的沉淀离心，得到淡黄色粘稠状固体。用去离子水反复洗3次，室温 真空干燥，产率69％（0.12g）。
实施例2–3：
R-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵（简称R-DOHPA·Br）包覆 H8[(PW11TiO39)2O]
将0.16g H8[(PW11TiO39)2O]溶解在20mL去离子水/乙醇（去离子水/乙醇体 积比为3:1）混合溶液中，0.1g R-DOHPA·Br溶解在90mL去离子水/乙醇（去 离子水/乙醇体积比为3:1）混合溶液中，R-DOHPA·Br与H8[(PW11TiO39)2O]的摩 尔比为7:1。在搅拌状态下，将R-DOHPA·Br的溶液逐滴滴加到H8[(PW11TiO39)2O] 的上述溶液中。继续搅拌2小时后，将生成的沉淀离心，得到白色晶状固体。用 去离子水反复洗3次，室温真空干燥，产率83％（0.22g）。
实施例2–4：
R-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵（简称R-DOHPA·Br）包覆 H5PW11ZrO40
将0.15g H5PW11ZrO40溶解在20mL去离子水/乙醇（去离子水/乙醇体积比 为3:1）混合溶液中，0.1g R-DOHPA·Br溶解在90mL去离子水/乙醇（去离子 水/乙醇体积比为3:1）混合溶液中，R-DOHPA·Br与H5PW11ZrO40的摩尔比为4:1。 在搅拌状态下，将R-DOHPA·Br的溶液逐滴滴加到H5PW11ZrO40的上述溶液中。 继续搅拌2小时后，将生成的沉淀离心，得到白色晶状固体。用去离子水反复洗 3次，室温真空干燥，产率85％（0.24g）。
实施例2–5：
R-双（11-羟基十一烷基）-1-苯乙基溴化铵（简称R-DOHPA·Br）包覆 NaH3[SiW11CeO39]
将0.18g NaH3[SiW11CeO39]溶解在40mL去离子水/乙醇（去离子水/乙醇体 积比为3:1）混合溶液中，0.1g R-DOHPA·Br溶解在90mL去离子水/乙醇（去 离子水/乙醇体积比为3:1）混合溶液中，R-DOHPA·Br与NaH3[SiW11CeO39]的摩 尔比为3.5:1。在搅拌状态下，将R-DOHPA·Br的溶液逐滴滴加到 NaH3[SiW11CeO39]的上述溶液中。继续搅拌2小时后，将生成的沉淀离心，得到 黄绿色固体。用去离子水反复洗3次，室温真空干燥，产率80％（0.24g）。
3、多金属氧簇手性超分子复合物与硅氧烷试剂反应制备多金属氧簇固载手性催化 剂
反应原理：硅氧烷试剂通过水解、缩合连接成二氧化硅网络，多金属氧簇手 性超分子复合物可和硅氧烷试剂发生醇交换反应，在此过程中多金属氧簇手性超 分子复合物共价固载到二氧化硅基质上，制备得到多金属氧簇固载手性催化剂。
实施例3–1：
将0.1g实施例2–1制得的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2手性超分子复合物 溶解在60mL乙醇中，加入1mL去离子水，搅拌、超声混合均匀，加入0.9g 四乙氧基硅烷，50摄氏度下搅拌1天，将得到的溶胶浓缩至5mL后注入10mL 玻璃瓶中，封口老化15天，再敞口干燥10天，即可得到多金属氧簇手性超分子 复合物质量百分含量为30％的多金属氧簇固载手性催化剂（简称为R-CSHC-30）。
实施例3–2：
将0.1g实施例2–1制得的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2手性复合物溶解在 60mL乙醇中，加入1mL去离子水，搅拌、超声混合均匀，加入0.42g四乙氧 基硅烷，50摄氏度下搅拌1天，将得到的溶胶浓缩至5mL后注入10mL玻璃瓶 中，封口老化15天，再敞口干燥10天，即可得到多金属氧簇手性超分子复合物 质量百分含量为46％的多金属氧簇固载手性催化剂（简称为R-CSHC-46）。
实施例3–3：
将0.1g实施例2–1制得的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2手性复合物溶解在 60mL乙醇中，加入1mL去离子水，搅拌、超声混合均匀，加入0.24g四乙氧 基硅烷，50摄氏度下搅拌1天，将得到的溶胶浓缩至5mL后注入10mL玻璃瓶 中，封口老化15天，再敞口干燥10天，即可得到多金属氧簇手性超分子复合物 质量百分含量为62％的多金属氧簇固载手性催化剂（简称为R-CSHC-62）。
实施例3–4：
将0.1g实施例2–1制得的(R-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2手性复合物溶解在 60mL乙醇中，加入1mL去离子水，搅拌、超声混合均匀，加入0.08g四乙氧 基硅烷，50摄氏度下搅拌1天，将得到的溶胶浓缩至5mL后注入10mL玻璃瓶 中，封口老化15天，再敞口干燥10天，即可得到多金属氧簇手性超分子复合物 质量百分含量为86％的多金属氧簇固载手性催化剂（简称为R-CSHC-86）。
实施例3–5：
将0.1g实施例2–2制得的(S-DOHPA)12WZn3(ZnW9O34)2手性复合物溶解在 60mL乙醇中，加入1mL去离子水，搅拌、超声混合均匀，加入0.25g四乙氧 基硅烷，50摄氏度下搅拌1天，将得到的溶胶浓缩至5mL后注入10mL玻璃瓶 中，封口老化15天，再敞口干燥10天，即可得到多金属氧簇手性超分子复合物 质量百分含量为58％的多金属氧簇固载手性催化剂（简称为S-CSHC-58）。
4、多金属氧簇固载手性催化剂用于手性拆分反应
模型反应为消旋二级醇类化合物的手性拆分，底物为1-苯乙醇、1-苯丙醇和 安息香等芳香族消旋二级醇。其他脂肪族消旋二级醇也适用于本发明。多金属氧 簇固载手性催化剂经研磨后为白色粉末状固体，粒径在0.1～1μm，并作为非均相 催化剂直接应用于手性拆分反应中。
实施例4–1：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋1-苯乙醇的手性拆分反应
称取25mg(0.2mmol)消旋1-苯乙醇，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入质 量分数为30%的过氧化氢水溶液30μL（过氧化氢摩尔量为0.3mmol）和1mL 乙腈，加入实施例3–1制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-30 35.0mg （多金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 64h后停止反应，此时底物转化率为80.2%，剩余底物的ee值为15.4(R)。
实施例4–2：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋1-苯乙醇的手性拆分反应
称取25mg(0.2mmol)消旋1-苯乙醇，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入质 量分数为30%的过氧化氢水溶液30μL（过氧化氢摩尔量为0.3mmol）和1mL 乙腈，加入实施例3–2制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-46 23.9mg （多金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 64h后停止反应，此时底物转化率为74.5%，剩余底物的ee值为23.9(R)。
实施例4–3：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋1-苯乙醇的手性拆分反应
称取25mg(0.2mmol)消旋1-苯乙醇，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入质 量分数为30%的过氧化氢水溶液30μL（过氧化氢摩尔量为0.3mmol）和1mL 乙腈，加入实施例3–3制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-62 18.3mg （多金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 64h后停止反应，此时底物转化率为75.1%，剩余底物的ee值为34.1(R)。
实施例4–4：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋1-苯乙醇的手性拆分反应
称取25mg(0.2mmol)消旋1-苯乙醇，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入质 量分数为30%的过氧化氢水溶液30μL（过氧化氢摩尔量为0.3mmol）和1mL 乙腈，加入实施例3–4制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-86 13.7mg （多金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 64h后停止反应，此时底物转化率为71.0%，剩余底物的ee值为38.4(R)。
实施例4–5：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋1-苯丙醇的手性拆分反应
称取27.2mg(0.2mmol)消旋1-苯丙醇，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入 质量分数为30%的过氧化氢水溶液50μL（过氧化氢摩尔量为0.5mmol）和1mL 乙腈，加入实施例3–3制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-62 18.3mg （多金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 72h后停止反应，此时底物转化率为60.1%，剩余底物的ee值为3.4(R)。
实施例4–6：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋安息香的手性拆分反应
称取42.5mg(0.2mmol)消旋安息香，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入质量 分数为30%的过氧化氢水溶液50μL（过氧化氢摩尔量为0.5mmol）和1mL乙 腈，加入实施例3–3制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-62 18.3mg（多 金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度。利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 72h后停止反应，此时底物转化率为85.6%，剩余底物的ee值为60.0(R)。
实施例4–7：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋安息香的手性拆分反应
称取42.5mg(0.2mmol)消旋安息香，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入质量 分数为30%的过氧化氢水溶液50μL（过氧化氢摩尔量为0.5mmol）和1mL乙 腈，加入实施例3–5制备的多金属氧簇固载手性催化剂S-CSHC-58 19.6mg（多 金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度。利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 72h后停止反应，此时底物转化率为80.6%，剩余底物的ee值为51.6(S)。
实施例4–8：
多金属氧簇固载手性催化剂用于消旋1-苯乙醇手性拆分反应
称取25mg(0.2mmol)消旋1-苯乙醇，置于5mL圆底烧瓶中，分别加入质 量分数为30%的过氧化氢水溶液50μL（过氧化氢摩尔量为0.5mmol）和1mL 乙腈，加入实施例3–4制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-86 13.7mg （多金属氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500 r/min–1，温度为50摄氏度。利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应 48h后停止反应，此时底物转化率为86.4%，剩余底物的ee值为55.6(R)。
5、多金属氧簇固载手性催化剂用于手性催化氧化反应
模型反应为硫醚类化合物的手性催化氧化，底物为甲基苯基硫醚、甲基对甲 苯硫醚、苄基苯基硫醚、2-溴苯基甲基硫醚等芳香族硫醚。其他脂肪族类硫醚也 适用于本发明。多金属氧簇固载手性催化剂经研磨后为白色粉末状固体，粒径在 0.1～1μm，并作为非均相催化剂直接应用于手性催化氧化反应中。
实施例5–1：
多金属氧簇固载手性催化剂用于甲基苯基硫醚的手性催化氧化反应
称取0.4mmol甲基苯基硫醚，置于10mL圆底烧瓶中，分别加入质量分数 为30%的过氧化氢水溶液80μL（过氧化氢摩尔量为0.8mmol）和2mL氯仿， 加入实施例3–1制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-30 35.0mg（多金属 氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500r/min–1， 温度为0摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应10h停止 反应，此时底物转化率为75.1%，生成的亚砜ee值为11.6(R)。
实施例5–2：
多金属氧簇固载手性催化剂用于甲基苯基硫醚的手性催化氧化反应
称取0.4mmol甲基苯基硫醚，置于10mL圆底烧瓶中，分别加入质量分数 为30%的过氧化氢水溶液80μL（过氧化氢摩尔量为0.8mmol）和2mL氯仿， 加入实施例3–2制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-46 23.9mg（多金属 氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500r/min–1， 温度为0摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应10h后停 止反应，此时底物转化率为82.1%，生成的亚砜ee值为13.2(R)。
实施例5–3：
多金属氧簇固载手性催化剂用于甲基苯基硫醚的手性催化氧化反应
称取0.4mmol甲基苯基硫醚，置于10mL圆底烧瓶中，分别加入质量分数 为30%的过氧化氢水溶液80μL（过氧化氢摩尔量为0.8mmol）和2mL氯仿， 加入实施例3–3制备的多金属氧簇固载手性催化剂R-CSHC-62 18.3mg（多金属 氧簇手性超分子复合物的摩尔量为0.4μmol），反应体系搅拌速度为500r/min–1， 温度为0摄氏度，利用薄层色谱法和高效液相色谱监测反应进程。反应10h后停 止反应，此时底物转化率为81.3%，生成的亚砜ee值为16.4(R)。
机译： 基于生物催化剂结合的手性分离和手性拆分两相系统合成对映体纯扁桃酸或衍生化对映体纯酸
机译： 不涉及手性拆分试剂的手性肌肌醇衍生物的制备方法
机译： 杂多金属团簇，制备此类团簇的方法以及利用此类团簇的催化剂
