專利名稱：一種拆分外消旋體的方法以及用該方法制備的旋光性超分子插層結(jié)構(gòu)材料的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及利用非手性陰離子型層狀材料拆分外消旋體的方法以及用該方法制備的旋光性超分子插層結(jié)構(gòu)材料。
背景技術(shù)：
手性是人類賴以生存的自然界的本質(zhì)屬性之一，手性物質(zhì)的來(lái)源大致分4種1)從天然產(chǎn)物中提取單一對(duì)映體；2)生物酶法合成；3)拆分外消旋體；4)不對(duì)稱合成。其中通過(guò)外消旋體的拆分制備單一對(duì)映體是目前獲得手性物質(zhì)最常用且最經(jīng)濟(jì)的方法，但拆分時(shí)都采用以手性物質(zhì)拆分外消旋體，使拆分成本提高。至今沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道采用非手性物質(zhì)拆分外消旋體，得到單一對(duì)映體。
在鄒公偉，鄭琦，胡冠九，史耀曾，高效液相色譜中的纖維素衍生物手性固定相，1995，23(4)466-473的文獻(xiàn)中，是采用手性纖維素衍生物如纖維素三醋酸酯(CTA)、纖維素三氨基苯甲酸酯(CTPC)將生化試劑黃烷酮、藥品維拉帕米、氯胺酮等手性拆分劑進(jìn)行拆分。該方法的缺點(diǎn)是采用手性拆分劑，拆分量低，拆分成本高。
在所有層狀結(jié)構(gòu)材料中，由于層狀雙金屬?gòu)?fù)合氫氧化物又稱之為水滑石(LayeredDouble Hydroxides，簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)DHs)的層板化學(xué)組成、層間離子種類和數(shù)量、晶粒納米尺寸及其分布等均可隨設(shè)計(jì)要求而改變，并可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，從而表現(xiàn)出不同且多樣化的物理化學(xué)性質(zhì)，故是一類最重要的層狀材料。利用水滑石材料層板元素和層間離子的種類和數(shù)量的可調(diào)控性，尤其是層間陰離子的可交換性，制備具有新型結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)功能材料。通過(guò)對(duì)新型結(jié)構(gòu)的層狀及層柱材料進(jìn)行處理，使其衍生出更多特殊功能，從而獲得更廣泛的應(yīng)用。各類陰離子如有機(jī)陰離子、無(wú)機(jī)陰離子、同多和雜多陰離子以及金屬配合物陰離子的插層類水滑石材料在吸附、離子交換、催化、以及光、電、磁等領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用前景，越來(lái)越引起人們的重視(Catal.Today，1991，11173；J.Am.Chem.Soc.，1994，1161707；Appl.Clay Sci.，2000，16185)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是探索利用非手性物質(zhì)拆分外消旋體的方法，即利用陰離子型層狀材料，選擇具有特定反應(yīng)基團(tuán)的外消旋客體分子進(jìn)行插層組裝，達(dá)到拆分外消旋體的目的。本發(fā)明的另一目的是利用水滑石主體層板結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性能，通過(guò)對(duì)具有某一旋光活性的有機(jī)客體分子實(shí)現(xiàn)高度插層選擇，來(lái)合成一種新型的旋光性超分子插層結(jié)構(gòu)材料，這種具有旋光性超分子插層結(jié)構(gòu)的材料有望應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、農(nóng)藥、精細(xì)化學(xué)品、分析、分離等領(lǐng)域。
本發(fā)明采用本研究所的專利申請(qǐng)00132145，制備所需結(jié)構(gòu)的水滑石陰離子型層狀材料，選擇含有羧基基團(tuán)的外消旋體物質(zhì)作客體，在原位合成客體插層水滑石的過(guò)程中，將外消旋體拆分為手性對(duì)映體。
其拆分原理為1)利用水滑石主體層板對(duì)客體的獨(dú)特的分子識(shí)別能力，即水滑石主體層板內(nèi)原子的排列方式、層板電荷密度及分布方式、層間水排列方式、層間幾何構(gòu)型等構(gòu)成了獨(dú)特的納米穴壁，四者之間的協(xié)同作用決定了水滑石層間的空間構(gòu)型，只有同時(shí)滿足空間構(gòu)型和電荷平衡要求的客體分子才能選擇性地進(jìn)入層間。其主要途徑是通過(guò)調(diào)控層板二價(jià)金屬離子與三價(jià)金屬離子的比例來(lái)調(diào)控層板電荷密度、電荷分布方式和層板內(nèi)原子的排列方式；通過(guò)調(diào)控層板二價(jià)金屬離子與三價(jià)金屬離子的比例及種類，共同調(diào)控層間水排列方式、層間幾何構(gòu)型。
2)進(jìn)入層間的手性客體之間的相互作用，使得只有單一旋光性的異構(gòu)體能夠在層間有序排列，而排斥具有相反旋光性的異構(gòu)體。
本項(xiàng)專利所述拆分外消旋體的方法如下A用專利申請(qǐng)00132145的方法制備所需LDHs，其中層板二價(jià)、三價(jià)金屬陽(yáng)離子摩爾比M2+∶M3+＝1-5∶1，優(yōu)選摩爾比M2+∶M3+＝2-3∶1之間；二價(jià)、三價(jià)金屬陽(yáng)離子優(yōu)選Mg2+、Al3+離子。
B將一定量LDHs加入到盛有去離子水的容器中配制0.2-2M的懸浮液，室溫下磁力攪拌，按水滑石與客體分子完全反應(yīng)計(jì)加入過(guò)量客體分子，配成混合溶液，待用；所用的客體分子是同時(shí)含有一個(gè)或多個(gè)羧基的有機(jī)酸、氨基酸等具有旋光性的物質(zhì)，如酒石酸、谷氨酸、苯丙氨酸、蘋(píng)果酸或乳酸。
C將濃度為0.01-0.5M的NaOH稀溶液加入帶冷凝和攪拌的反應(yīng)器中，一邊攪拌，一邊滴加從步驟B得到的混合溶液，保持滴加過(guò)程pH＞9，滴加結(jié)束后，冷凝回流約6h，過(guò)濾、用水充分洗滌至pH＜8，過(guò)濾，將濾餅于85℃左右干燥，得到具有旋光性的對(duì)映體濾液和層間陰離子為手性分子的插層水滑石材料。
若將從步驟B得到的混合溶液澄清后，用澄清液滴加至NaOH稀溶液中，拆分效果更好。
于20℃用旋光光度儀測(cè)定步驟C中所得到的濾液，結(jié)果具有右旋旋光性。并且將得到的插層水滑石用稀鹽酸溶解，在同樣條件下測(cè)定溶解液，結(jié)果具有左旋的旋光性，這證明所得到的插層結(jié)構(gòu)水滑石材料的層間陰離子也為手性分子。由旋光值計(jì)算得對(duì)映體過(guò)量百分?jǐn)?shù)ee％＞80％。
通過(guò)水滑石拆分外消旋體得到的具有單一旋光性插層結(jié)構(gòu)水滑石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是保持了原水滑石的主體層板及層狀結(jié)構(gòu)，原水滑石層間CO32-陰離子被具有單一旋光性的對(duì)映體所取代，單一旋光性客體在主體水滑石層板之間有序排列，構(gòu)成具有單一旋光性插層結(jié)構(gòu)水滑石。
本發(fā)明所述的拆分外消旋體的方法具有拆分工藝簡(jiǎn)單、拆分效率高等優(yōu)點(diǎn)，該方法有望突破以手性物質(zhì)拆分外消旋體的傳統(tǒng)模式，建立以非手性層狀結(jié)構(gòu)材料拆分外消旋體的新方法。同時(shí)，可在外消旋體中原位合成具有單一旋光性的插層結(jié)構(gòu)的水滑石，該旋光性插層材料可以通過(guò)層間客體釋放在制備手性藥物方面得到廣泛應(yīng)用，也可以作為具有旋光性的材料應(yīng)用于手性拆分、液晶、波導(dǎo)、導(dǎo)電高分子等方面。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1A將61.5g(0.24mol)的固體Mg(NO3)2·6H2O和45.0g(0.12mol)的固體Al(NO3)3·9H2O溶于225ml 的H2O中；另將25.3g(0.24mol)的固體Na2CO3和23.0g(0.58mol)NaOH溶于225ml的水中，室溫下迅速將上述兩種溶液在旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器中成核，將得到的漿液100℃晶化6小時(shí)，離心分離，洗滌至pH值小于8，于70℃干燥24小時(shí)，得到Mg-Al水滑石，其Mg2+∶Al3+＝2∶1。
B取4.0g上述LDHs加入到盛有100ml去離子水的容器中，室溫下磁力攪拌，加入過(guò)量酒石酸11.0g，此時(shí)容器中由渾濁液變?yōu)槌吻迦芤?，備用?br> C配制濃度為2％的NaOH溶液，倒入帶有冷凝和攪拌裝置的反應(yīng)器中，一邊攪拌，一邊滴加由B得到的混合溶液，保持滴加過(guò)程pH＞9，滴加結(jié)束后，冷凝回流6h，過(guò)濾、用熱水充分洗滌至pH＜8，濾餅于85℃干燥24h，得到具有旋光性的對(duì)映體濾液和層間陰離子為手性分子的水滑石層柱材料。
由C得到的樣品，X射線衍射圖顯示，其特征衍射峰向小角度移動(dòng)，在2θ＝7.6°處出現(xiàn)層間距為d003＝1.2nm(大于步驟A制備的樣品d003＝0.76nm)的特征衍射峰；IR譜圖顯示，其1377cm-1處CO32-峰消失，代之分別在2994cm-1處出現(xiàn)C-H彎曲振動(dòng)，在1405、1356cm-1處出現(xiàn)羧酸根離子的不對(duì)稱和對(duì)稱吸收譜帶，說(shuō)明客體插層組裝進(jìn)入LDHs層間。
于20℃用旋光光度儀測(cè)定C中所得到的濾液，結(jié)果具有右旋旋光性。將得到的插層水滑石用稀鹽酸溶解，在同樣條件下測(cè)定溶解液，結(jié)果具有左旋的旋光性。溶解液ee％＝81.2％。
實(shí)施例2A將92.3g(0.36mol)的固體Mg(NO3)2·6H2O和45.0g(0.12mol)的固體Al(NO3)3·9H2O溶于225ml的H2O中；另將38.2g(0.36mol)的固體Na2CO3和30.7g(0.77mol)NaOH溶于225ml的水中，按實(shí)施例1中步驟A的方法制備得到Mg-Al-LDHs，其Mg2+∶Al3+＝3∶1。
B4.0g LDHs加入到盛有100ml去離子水的容器中，室溫下磁力攪拌，加入過(guò)量蘋(píng)果酸10.0g，按實(shí)施例1中步驟B的方法制備得到澄清溶液。
C按實(shí)施例1中步驟C的方法制備得到具有旋光性的對(duì)映體濾液和層間陰離子為手性分子的水滑石層柱材料。
步驟C得到的樣品，由X射線衍射圖可知，其特征衍射峰向小角度移動(dòng)，在2θ＝7.6°處出現(xiàn)層間距為d003＝1.2nm(大于步驟A制備的樣品d003＝0.76nm)的特征衍射峰；IR譜圖顯示，其1377cm-1處CO32-峰消失，代之分別在2994cm-1處出現(xiàn)C-H彎曲振動(dòng)，在1405、1356cm-1處出現(xiàn)羧酸根離子的不對(duì)稱和對(duì)稱吸收譜帶，說(shuō)明客體插層組裝進(jìn)入LDHs層間。
于20℃用旋光光度儀測(cè)定C中所得到的濾液，結(jié)果具有右旋旋光性。將得到的插層水滑石用稀鹽酸溶解，在同樣條件下測(cè)定溶解液，結(jié)果具有左旋的旋光性。溶解液ee％＝80％。
實(shí)施例3A將69.1g(0.24mol)的固體ZnSO4·7H2O和80.0g(0.12mol)的固體Al2(SO4)3·18H2O溶于225ml的H2O中；另將25.4g(0.24mol)的固體Na2CO3和25.9g(0.65mol)NaOH溶于225ml的水中，按實(shí)施例1中的方法制備得到Zn2+∶Al3+＝2∶1的Zn-Al-LDHs。
B4.0g LDHs加入到盛有100ml去離子水的容器中，室溫下磁力攪拌，加入過(guò)量谷氨酸11.5g，按實(shí)施例1中步驟B的方法制備得到澄清溶液。
C按實(shí)施例1中步驟C的方法制備得到具有旋光性的對(duì)映體濾液和層間陰離子為手性分子的水滑石層柱材料。
步驟B制備的濾餅，由X射線衍射圖可知，其特征衍射峰向小角度移動(dòng)，在2θ＝7.6°處出現(xiàn)層間距為d003＝1.2nm(大于步驟A制備的樣品d003＝0.76nm)的特征衍射峰；IR譜圖顯示，其1377cm-1處CO32-峰消失，代之分別在1594cm-1處出現(xiàn)N-H彎曲振動(dòng)，在1405、1356cm-1處出現(xiàn)羧酸根離子的不對(duì)稱和對(duì)稱吸收譜帶，說(shuō)明客體插層組裝進(jìn)入LDHs層間。
于20℃用旋光光度儀測(cè)定C中所得到的濾液，結(jié)果具有右旋旋光性。將得到的插層水滑石用稀鹽酸溶解，在同樣條件下測(cè)定溶解液，結(jié)果具有左旋的旋光性。溶解液ee％＝80.5％。
權(quán)利要求
1.一種拆分外消旋體的方法，該方法包括下列步驟A制備所需LDHs，其中層板二價(jià)、三價(jià)金屬陽(yáng)離子摩爾比M2+∶M3+＝1-5∶1；B將一定量LDHs加入到盛有去離子水的容器中配制0.2-2M的懸浮液，室溫下磁力攪拌，按水滑石與客體分子完全反應(yīng)計(jì)加入過(guò)量客體分子，配成混合溶液，客體分子是同時(shí)含有一個(gè)或多個(gè)羧基的有機(jī)酸、氨基酸類具有旋光性的物質(zhì)；C將濃度為0.01-0.5M的NaOH稀溶液加入帶冷凝和攪拌的反應(yīng)器中，一邊攪拌，一邊滴加從步驟B得到的混合溶液，保持滴加過(guò)程pH＞9，滴加結(jié)束后，冷凝回流約6h，過(guò)濾、用水充分洗滌至pH＜8，過(guò)濾，將濾餅于85℃左右干燥，得到具有旋光性的對(duì)映體濾液和層間陰離子為手性分子的插層水滑石材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拆分外消旋體的方法，其特征是客體分子優(yōu)選酒石酸、乳酸、谷氨酸、蘋(píng)果酸或苯丙氨酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拆分外消旋體的方法，其特征是所制備的類水滑石為主體層板二價(jià)金屬陽(yáng)離子M2+可以是Mg2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+、Mn2+或Ca2+的任何一種；三價(jià)金屬陽(yáng)離子M3+可以是Al3+、Ga3+、Co3+、Fe3+、Cr3+、V3+或Ti3+任何一種；層間陰離子為Cl-、CO2-、NO3-、OH-、SO42-、ClO3-任何一種或幾種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拆分外消旋體的方法，其特征是所制備的類水滑石的主體層板二價(jià)金屬陽(yáng)離子優(yōu)選Mg2+，三價(jià)金屬陽(yáng)離子優(yōu)選Al3+離子；層間陰離子優(yōu)選CO2-，優(yōu)選摩爾比為M2+∶M3+＝2-3∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拆分外消旋體的方法，其特征是將從步驟B得到的混合溶液澄清后，再用于步驟C，拆分效果更好。
6.本發(fā)明涉及一種旋光性超分子插層結(jié)構(gòu)材料，其特征是該材料是通過(guò)權(quán)利要求1所述的方法制備的，該材料的結(jié)構(gòu)保持了水滑石主體層板的層狀結(jié)構(gòu)，原水滑石層間陰離子被具有單一旋光性對(duì)映體所取代，單一旋光性客體在主體水滑石層板之間有序排列，構(gòu)成具有單一旋光性插層結(jié)構(gòu)水滑石。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種以非手性陰離子型層狀材料拆分外消旋體，得到高光學(xué)活性對(duì)映體的拆分方法，以及用該方法制備的旋光性超分子插層結(jié)構(gòu)材料。采用該插層組裝方法，通過(guò)分別控制層板電荷密度、外消旋體的種類，拆分得到單一對(duì)映體。該拆分方法簡(jiǎn)單，成本低，克服了現(xiàn)有拆分技術(shù)中需采用手性源的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07B57/00GK1465555SQ0212376
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
發(fā)明者段雪, 任玲玲, 張法智, 衛(wèi)敏, 段 雪 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)