[发明专利]质谱法筛选催化剂

说明书

                        发明背景

本申请描述了一种应用质谱分析法鉴定具有催化活性的化合物的快速筛选方法。例证表明该方法利用串联质谱法和气相离子-分子反应快速筛选聚合反应催化剂，具体可用于筛选聚烯烃生产中使用的有机金属催化剂。本发明筛选方法的优点是高灵敏度(毫克量级)、很短的检测时间(1小时)、按照高的聚合物形成倾向(而不是衍生性质如放热)而直接同时竞争性地筛选多种催化剂、放大为大规模组合组的良好前景、以及按照质量暗含编码催化剂身份。简单的离子-分子反应用于简化筛选过程中所产生的复杂混合物的质谱。

人们长期探求鉴定、制备和检测各种催化剂。用于鉴定新的、改进的催化剂对催化剂组进行筛选是最近以来的一种现象。对于可能是组合产生的化合物组的筛选过程已经被广泛用于生物体系中，并且用于鉴定可能的治疗剂。现今高通量的有机金属催化剂的组合筛选方法占据着新兴的组合材料科学领域的中心位置。(最近已经出现了有关催化剂筛选的一般性综述：Jandeleit，B.et al.(1998)Cat.Tech.2：101)。已经有多种策略通过将催化的某一方面与可测量的量进行关联而被用于实现催化剂的筛选。优选的是那些快速并且能够用来评价很少样品的筛选策略。色谱法(Francis，M.B.(1999)Angew.Chem.111：987)，温度记录法(Taylor，S.J.and Morken，J.P.(1998)Science，280：267；Reetz，M.T.et al.(1998)Angew Chem.110：2792)，荧光消除法(Cooper，A.C.et al.(1998)J.Am.Chem.Soc.120：9971)，微孔(microwell)平行反应(Burgess，K.et al.(1996)Angew.Chem.108：192；Senkan，S.M.(1998)Nature 394：350)，以及聚合物-载带的“珠粒”法(Cole，B.M.et al.(1996)Angew.Chem.108：1776；Boussie，T.R.et al.(1998)Angew.Chem.110：3472)已经被不同程度地成功应用了。只有聚合物-载带珠粒法已经用于鉴定聚合反应的有机金属催化剂，由于各种技术原因，其它方法均不能使用。即使是聚合物-载带珠粒法在用于聚烯烃催化剂筛选时，也要进行繁杂的编码过程，这限制了该方法的用途。

催化剂筛选策略通常通过快速检测催化反应产物来测定反应速率或转换数。该强调针对的是通常用于产物确定的方法的微型化及加速化。例如，在温度记录检测法中，速率是与放热相关的，而放热对于评估总的催化活性是合适的。另一方面，对于聚合反应催化剂(在新的均相Ziegler-Natta催化剂方面的最新进展已经有了综述：Britovsek，G.J.P.et al.(1999)Angew.Chem.111：448)，总的催化活性只是高通量筛选所需要的几个重要催化剂性质中的一个。聚合反应产物的主要性质：平均分子量(M_w，重均分子量，或M_n，数均分子量)和分子重量分布(M_w/M_n，多分散性的一个量度，由于M_w强调的是较重的链，而M_n强调的则是较轻的链)均是现今任何快速检测法所不能得到的。用于评价聚合物这些性质的常用方法如尺寸排阻色谱法(又称凝胶渗透色谱法或gpc)、光散射法、粘度法或依数性测量法均需要大量的样品和/或仔细的标定，并且均不适合高通量筛选。

                         发明概述

本发明提供了筛选催化剂的方法，该方法利用质谱分析在催化周期中与催化剂键合的中间体或催化产物。具体地说，该方法可用于筛选具有催化作用的有机金属化合物。另外，具体地说，该方法可用于筛选聚合反应催化剂。更具体地说，该方法使用一种两阶段(或两步)质谱检测法，其中在第一阶段电离过程中形成的、并且与催化剂性能相关的离子被选择出来，而在第二阶段中利用串联质谱法鉴定与所选择的离子相关的催化剂。在具体实施方案中，由于催化剂(或其一部分)保持附着在产物上，致使催化剂本身暗含在产物分子质量(通常为中间产物)内，因此本发明的筛选方法避免了显式编码过程。