[发明专利]一种介孔氧化铝材料负载铂催化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学催化材料及合成技术领域，具体地说是一种介孔氧化铝材料负载铂催化剂及制备方法和应用。 

背景技术

活性氧化铝由于在吸附领域和催化领域的广泛应用而被大众所熟知。它不仅可以用作吸附剂来干燥气体和液体；也常被广泛用作石油和化工工业的催化剂或催化剂载体。近年来，γ-氧化铝负载的铂催化剂(Pt/γ-Al₂O₃)或钯催化剂(Pd/γ-Al₂O₃)经手性分子修饰后用于潜手性羰基化合物或潜手性碳碳双键底物的不对称催化氢化、合成具有高附加值的精细化学品(如手性药物、农药、香料和食品添加剂等)是多相不对称催化领域中极少数研究成功的例子之一(Accounts of Chemical Research 37(2004)909；Advanced Synthesis&Catalysis345(2003)45；Current Organic Chemistry 10(2006)1533)。氧化铝负载的铂催化剂(Pt/γ-Al₂O₃)经金鸡纳生物碱(cinchona alkaloid)手性修饰后可以用于潜手性羰基化合物(包括α-酮酸酯及其衍生物)的不对称氢化反应，表现出很高的催化活性和光学选择性，目前已经有工业化应用生产手性药物前体的实例。 

多相不对称催化不仅具有手性增值、高光学选择性、经济性等优点使其成为手性药物工业制备中最有发展前途的研究领域，而且容易实现手性催化剂的分离和处理，且易于进行连续化反应，具有很好的工业应用前景，因此近年来也越来越引起学术界和工业界的广泛关注和重视(Chemical&EngineeringNews 79(2001)79；81(2003)45)。然而，由于多相不对称催化体系中众多的 影响因素导致了多相不对称催化领域中研究成功的体系还不多。上文提到的金鸡纳生物碱手性修饰的铂催化剂体系(Pt/γ-Al₂O₃-cinchona alkaloid)就是多相不对称催化领域中研究比较成功的例子之一。对于此研究体系，国内外同行进行了大量的研究后发现辛可尼定(金鸡纳生物碱之一)手性修饰的氧化铝负载铂催化剂上潜手性羰基化合物在乙酸溶剂中的不对称氢化反应，可以取得较高的催化活性和光学选择性(对于有些底物，光学选择性可以达到97％ee以上)。中科院大连化物所李灿院士的研究小组就是这个研究领域的先行者，他们也取得了很好的结果(Catalysis Reviews-Science and Engineering 46(2004)419)。但是，由于氧化铝在酸性介质中长期使用时会产生表面胶溶(peptization)现象，这就导致了性能优异的氧化铝负载铂催化剂体系(Pt/γ-Al₂O₃)在乙酸溶剂中重复使用时活性组分铂的纳米粒子逐渐被胶溶化的氧化铝包覆，使其不能接触反应底物和手性修饰剂分子，从而使催化性能随着重复使用的次数大幅度降低。 

另外，随着近年来对有序介孔材料研究的日益关注，包括李灿院士在内的许多研究者都认为利用有序介孔材料的孔道限阈作用，可以为反应体系中间过渡态的形成提供更多的空间影响因素，应该有利于提高产物的光学选择性。有许多例子也证明了这一点(Catalysis Reviews-Science and Engineering 46(2004)419)。李灿院士的研究小组也曾经尝试用直接合成的介孔氧化铝作为载体负载铂催化剂，然而并没有取得满意的结果。这是由于直接借鉴氧化硅基或其它有序介孔材料的合成方法合成的介孔氧化铝水热稳定性比较差，而氧化铝负载的铂催化剂(Pt/γ-Al₂O₃)在制备过程中大多采用铂盐前体的水溶液来浸渍氧化铝载体。并且，鉴于目前人们对于绿色化学和绿色化工正在逐步给予越来越多 的重视，人们的环境保护意识越来越强，因此水作为一种绿色的、环境友好的溶剂或反应介质也越来越引起人们的关注，人们期待能有更多的化学反应过程可以在水中进行，提高介孔氧化铝材料的水热稳定性非常必要。