手性双金属催化剂 发展概况
有机合成中的手性催化剂研究与应用
有机合成中的手性催化剂研究与应用手性催化剂在有机合成中扮演着重要角色。
它们以其特殊的立体化学性质，能够高度选择性地催化反应，从而实现单一手性产物的合成。
本文将介绍手性催化剂的研究与应用，以及其在有机合成中的重要性。
一、手性催化剂的研究1.手性催化剂的概念手性催化剂是一类具有手性中心的化合物或金属配合物。
由于其手性特点，它们能够与手性反应底物发生选择性作用，催化生成手性产物。
手性催化剂的研究旨在提高反应的立体选择性和效率。
2.手性催化剂的分类手性催化剂可以分为有机手性催化剂和金属手性催化剂两大类。
有机手性催化剂是由一些手性有机分子构成，例如L-酪氨酸衍生物和葡萄糖衍生物等。
金属手性催化剂则是由手性金属配合物组成，例如手性配体与过渡金属形成的配合物。
3.手性催化剂的研究方法手性催化剂的研究方法主要包括研究手性诱导催化反应的机理和优化手性催化剂的结构。
通过对反应机理的研究，可以了解催化剂与底物之间的相互作用，从而指导合成更高效的手性催化剂。
优化手性催化剂的结构则可以提高其催化活性和立体选择性。
二、手性催化剂的应用手性催化剂在有机合成中具有广泛的应用价值。
以下将介绍几个常见的应用领域。
1.不对称催化反应不对称催化反应是手性催化剂最常见的应用之一。
通过选择合适的手性催化剂，可以实现对称底物的不对称合成，合成单一手性的产物。
常见的不对称催化反应包括不对称氢化、不对称烷基化和不对称烯烃反应等。
2.手性药物合成手性药物合成是手性催化剂的另一个重要应用领域。
由于手性分子对于生物活性和代谢机制的影响，许多药物需要合成单一手性的产物。
手性催化剂能够高度选择性地催化合成手性药物中的手性中间体，从而提高合成效率和药物活性。
3.手性材料合成手性催化剂也被广泛应用于手性材料的合成。
手性材料具有特殊的光学、电学和结构性质，对于光学器件、电子器件和生物传感器等具有重要意义。
通过手性催化剂的催化合成，可以有效地合成手性材料中的手性单体和聚合物。
手性催化.doc
工业催化期末论文——手性催化研究方向姓名：学院：班级：学号：手性催化研究发展摘要：手性就是物质的分子和镜像不重合性。
手性是自然界的基本属性之一，手性是物质具有旋光性和产生对映异构现象的必要条件。
构成生命体的有机分子绝大多数是不对称的，手性是三维物体的基本属性，如果一个物体不能与其镜像重合，就称为手性物体。
这两种形态称为对映体，互为对映体的两个分子结构从平面上看完全相同，但在空间上完全不同，如同人的左右手互为镜像，但不能完全重合，科学上称其为手性。
人工合成是获得手性物质的主要途径。
外消旋体拆分、底物诱导的手性合成和手性催化合成是获得手性物质的三种方法手性物质的获得，其中，手性催化是最有效的方法，因为他能够实现手性增殖。
一个高效的手性催化剂分子可以诱导产生成千上万乃至上百万个手性产物分子，达到甚至超过了酶催化的水平。
关键字：手性催化催化剂影响引言：我国关于手性催化研究的进程与发展本文介绍了手性催化剂的基本特征，并结合国际上手性催化研究的最新进展，主要回顾了我国科学家近年来在新型手性配体、金属配合物手性催化、生物手性催化、有机小分子手性催化、负载手性催化剂、以及新概念与新方法等方面取得的重要研究进展[4]，并展望了手性催化的未来发展趋势。
一、手性催化的简介手性就是物质的分子和镜像不重合性,如分子具有手性,此物就具有旋光性,手性是物质具有旋光性和产生对映异构现象的必要条件。
有机分子由于具有若干相同组成原子而具有对称性。
(1)旋转对称性,如果一个分子围绕着通过这个分子的一条线旋转一定角度后,结果分的定向和原来的分子一样,则这个分子有一个对称轴。
(2)反射对称性,如果一个分子的所有原子都在同一个平面里,或者一个平面能够通过这个分子,从而把这个分子分为互为镜像的两半,一半反应着另一半,这个分子就有一个对称平面。
(3)中心对称性,如果所有能通过分子的中心的直线在以分子中心等距离的地方都遇到相同的原子,这个分子就有一个对称中心。
有机合成中的手性催化反应研究
有机合成中的手性催化反应研究手性催化反应是有机合成领域的重要分支，通过这一方法可以高效、选择性地合成具有对映异构体的有机分子。
随着对手性化合物应用的广泛，对手性催化剂和手性催化反应的研究不断深入，取得了许多重要进展。
本文旨在探讨有机合成中手性催化反应的研究现状和发展趋势。
1. 手性催化剂的分类手性催化剂可以分为金属有机催化剂和小分子有机催化剂两类。
金属有机催化剂主要利用过渡金属配合物进行催化反应，而小分子有机催化剂则通过具有手性结构的小分子实现对目标底物的催化。
2. 金属有机催化剂的研究进展金属有机催化剂在手性催化反应中具有优越的催化活性和选择性。
近年来，许多金属有机催化剂的设计和合成方法得到了广泛应用，如钯催化、铊催化、铜催化等。
这些金属有机催化剂可应用于碳-碳键和碳-氧键的构建，极大地推动了手性催化反应的发展。
3. 小分子有机催化剂的研究进展小分子有机催化剂不需要过渡金属的参与，具有操作简便、催化效果可控等优势。
研究人员通过设计新颖的手性小分子催化剂，推动了手性催化反应领域的新突破。
例如，氨基酸和小分子有机催化剂的结合应用，用于不对称合成的研究中取得了显著的成果。
4. 手性催化反应的应用及前景展望手性催化反应在药物合成、天然产物合成和材料化学等领域应用广泛。
通过手性催化反应，可以高效制备手性药物和手性多功能分子，拓展了有机合成的多样性和可行性。
未来的研究中，还可以通过催化剂的改进和反应条件的优化，实现更高效、更选择性的手性催化反应。
综上所述，手性催化反应在有机合成中起着重要的作用。
金属有机催化剂和小分子有机催化剂的研究取得了显著进展，为手性催化反应的应用提供了有效的工具和方法。
未来的研究中，可以进一步优化催化剂的设计和反应条件，提高手性催化反应的效率和选择性，拓宽有机合成的研究领域。
这将为新药物的研发和有机光电材料的合成提供更多可能性。
手性催化剂的合成和应用
手性催化剂的合成和应用手性催化剂是在许多化学反应中起到关键作用的一种化合物。
它能够促进化学反应，同时使得生成的产物具有一定的立体构型，这对于药物合成、材料科学等重要领域都有着重要的意义。
手性催化剂的合成和应用是当今化学领域的一个热门研究方向，其在实际应用中具有极高的研究价值和应用前景。
一、手性催化剂的定义和类型手性催化剂是一种在化学反应中起催化作用的化合物，它可以让反应发生在一定的立体构型下。
手性催化剂的基本原理是利用催化剂分子中的手性中心对反应物分子进行选择性“识别”和“诱导”，从而使得生成产物的立体构型有一定的选择性。
手性催化剂一般可分为两大类：手性 Lewis 酸催化剂和手性 Brønsted 酸催化剂。
手性 Lewis 酸催化剂是一种通过与反应物中的亲电性中心形成配位键的手性化合物。
而手性 Brønsted 酸催化剂则是指具有手性结构的酸性质子供体，能够与反应物形成氢键，使反应发生在一个特定的手性构型下。
二、手性催化剂的合成方法手性催化剂的合成通常需要依赖于手性复合物合成原料和不对称合成方法。
手性配体通常通过金属催化合成来获得，而手性酸也可以通过不对称合成来制备。
大部分手性配体可以通过金属催化合成法合成，其中包括巯基、磷配体和有机配体等。
有机配体的合成通常通过不对称合成法来得到。
在有机合成中，不对称合成法被广泛应用于手性化合物的制备，其中包括溶剂法、氧化还原法和手性催化反应法等等。
三、手性催化剂在有机合成中的应用手性催化剂在有机合成中具有广泛的应用，其中最为常见的应用是在不对称催化反应中。
手性催化剂能够诱导化学反应发生在一个特定的立体构型下，通过选择性合成一个特定的单一对映异构体来控制化学反应的方向和产物产率。
这种选择性合成手法不仅能使得反应产生的化学物质更具唯一性，更能够合成具有药物活性的分子。
手性催化剂还广泛应用于刚性分子和吸附材料的研究中。
刚性分子是指具有刚性二维平面、三维空间结构的有机分子，其具有多种化学和物理性质。
手性有机催化剂在不对称合成中的应用
手性有机催化剂在不对称合成中的应用导言：不对称合成是有机合成领域中的重要分支，通过构建手性化合物（分子）来合成具有特定活性和药理学效应的化合物。
手性有机催化剂作为一种重要的工具，已经在不对称合成中发挥了重要的作用。
本文将介绍手性有机催化剂的定义和分类、应用领域以及未来的发展前景。
一、手性有机催化剂的定义与分类1. 手性有机催化剂定义手性有机催化剂是能够引发不对称转化的有机分子，具有手性结构，能够通过催化作用加速反应速率，并且在反应过程中保持手性不变。
2. 手性有机催化剂的分类根据功能团的不同，手性有机催化剂可以分为酸碱型、氧化还原型、配位催化型等。
酸碱型手性有机催化剂通过质子转移、亲电或核负电子云的机制实现不对称催化。
氧化还原型手性有机催化剂通过电子转移实现不对称催化。
配位催化型手性有机催化剂通过形成物种激活催化的底物。
二、手性有机催化剂的应用领域1. 不对称氢化反应不对称氢化反应是手性有机催化剂的重要应用领域之一。
通过手性有机催化剂的催化作用，可以将不对称亲核试剂与不对称元素试剂在氢化反应中进行底物的选择性催化还原，从而产生优选手性的产物。
2. 不对称酯化反应手性有机催化剂在不对称酯化反应中也有广泛的应用。
通过手性有机催化剂的作用，使酸和醇的酯化反应具有高选择性，得到具有高催化效率和高产率的手性酯产物。
3. 不对称亲核试剂与不对称叔亲试剂反应不对称亲核试剂与不对称叔亲试剂反应是手性有机催化剂的另一个重要应用领域。
通过手性有机催化剂的引导，亲核试剂和叔亲试剂可以进行高度对映选择性的反应，生成手性中心。
4. 不对称氧化反应手性有机催化剂在不对称氧化反应中具有重要的应用价值。
通过手性有机催化剂的作用，可以选择性氧化底物，产生手性醇、醛和酮等有机化合物。
三、手性有机催化剂的发展前景手性有机催化剂在不对称合成中的应用已经取得了令人瞩目的成果，但仍然有许多挑战和机遇等待我们探索和发现。
未来的发展趋势包括拓宽应用领域，发展更高效的催化剂，优化合成方法，提高催化效率等方面。
手性催化剂
手性催化研究的新进展与展望手性是自然界的基本属性之一，与生命休戚相关。
近年来，人们对单一手性化合物（如手性医药和农药等）及手性功能材料的需求推动了手性科学的蓬勃发展。
手性物质的获得，除了来自天然以外，人工合成是主要的途径。
外消旋体拆分、底物诱导的手性合成和手性催化合成是获得手性物质的三种方法，其中，手性催化是最有效的方法，因为他能够实现手性增殖。
一个高效的手性催化剂分子可以诱导产生成千上万乃至上百万个手性产物分子，达到甚至超过了酶催化的水平。
2001年，诺贝尔化学奖授予了三位从事手性催化研究的科学家Knowles、Noyori 和Sharpless，以表彰他们在手性催化氢化和氧化方面做出的开拓性贡献，同时也彰显了这个领域的重要性以及对相关领域如药物、新材料等产生的深远影响。
我国对于手性催化合成的研究始于上世纪80年代，从90年代逐渐引起重视。
1995年戴立信、陆熙炎和朱光美先生曾撰文呼吁我国应对手性技术特别是手性催化技术的研究给予重视[1]。
国家自然科学基金委员会九五和十五期间分别组织了“手性药物的化学与生物学研究”（戴立信院士和黄量院士主持）[2]、“手性与手性药物研究中的若干科学问题研究”（林国强院士主持）[3]重大研究项目，同时中国科学院和教育部等也对手性科学与技术的研究给予了重点支持，极大地推动了我国手性科学和技术领域特别是在手性催化领域的发展，取得了一批在国际上有较大影响的研究成果，并培养了一支优秀的研究队伍，在手性催化研究领域开始在国际上占有一席之地。
本文结合国际上手性催化研究的最新进展，主要回顾了我国科学家近年来在新型手性配体、金属配合物手性催化、生物手性催化、有机小分子手性催化、负载手性催化剂、以及新概念与新方法等方面取得的重要研究进展[4]，并展望了手性催化的未来发展趋势。
一、新型手性配体的设计合成手性配体和手性催化剂是手性催化合成领域的核心，事实上手性催化合成的每一次突破性进展总是与新型手性配体及其催化剂的出现密切相关。
有机合成中的手性催化反应研究
有机合成中的手性催化反应研究手性催化反应是有机合成中一种重要的方法，可以高效地合成手性分子。
手性分子具有不对称的空间构型，能够在生物、医药、农药等领域发挥重要作用。
本文将介绍手性催化反应的原理、研究进展和应用前景。
一、手性催化反应的原理手性催化反应是指使用手性催化剂催化的反应。
手性催化剂是有机合成中的一类特殊催化剂，它们具有手性结构，能选择性地催化反应中的手性底物，产生手性产物。
手性催化反应的原理主要包括两个方面：手性识别和手性传递。
手性识别是指催化剂与手性底物之间的特异性相互作用，通过手性识别，催化剂能选择性地催化手性底物。
手性传递是指手性催化剂能够将其自身手性转移到底物上，使底物生成手性产物。
手性催化反应的原理为有机合成提供了一种有效的手段。
二、手性催化反应的研究进展1.金属催化手性反应金属催化手性反应是手性催化反应中的一种重要类型，广泛应用于有机合成领域。
例如，钯催化的手性Suzuki偶联反应可以实现对手性芳基化合物的合成。
此外，还有钯催化的手性氢化反应、手性羟基化反应等。
这些反应在制备手性药物、天然产物合成中发挥着重要作用。
2.有机小分子催化手性反应有机小分子催化手性反应是近年来催化反应研究的热点之一。
通过设计和合成具有手性结构的有机小分子，可以实现对手性底物的高效催化。
例如，手性硅化合物、手性有机碱等都可以作为手性催化剂应用于手性催化反应中。
有机小分子催化手性反应不仅具有催化活性高、手性产率高的优点，还具有反应条件温和、催化剂易于合成和回收利用等优点。
三、手性催化反应的应用前景手性催化反应在有机合成中具有广阔的应用前景。
它可以高效地合成手性药物分子，为药物研发提供了有效的方法。
此外，手性催化反应对于研究手性识别、手性传递的机制也具有重要意义。
通过深入研究手性催化反应的原理和机制，可以发现更多的手性催化剂和反应体系，丰富手性催化反应的反应类型和催化剂种类，进一步拓展手性催化反应的应用领域。
双原子催化剂双金属配位模式_解释说明以及概述
双原子催化剂双金属配位模式解释说明以及概述1. 引言1.1 概述双原子催化剂双金属配位模式是一种在催化领域中具有重要意义的研究方向。
随着催化剂技术的不断发展，双金属配位模式作为一种有效的方式，被广泛应用于各种催化反应中。
双原子催化剂是指含有两种金属元素的催化剂，其特点在于两个金属以一定结构和配位方式共同存在，并协同促进反应过程。
通过研究双原子催化剂双金属配位模式，可以深入理解其在催化反应机制、产物选择性等方面的作用机制。
1.2 文章结构本文将首先对双原子催化剂和双金属配位模式进行定义和概念解释，介绍它们在催化领域中的重要性和应用价值。
接着，将详细探讨已有的关于双原子催化剂双金属配位模式的分类和研究进展。
最后，从实际应用角度出发，概述了双金属配位在催化反应中的重要性以及双原子催化剂双金属配位模式的优势和应用领域。
同时，也将探讨当前研究中存在的挑战，并提出未来的发展方向。
1.3 目的本文旨在系统地介绍双原子催化剂双金属配位模式的定义、特点和作用机制，并对其分类和研究进展进行概述。
通过对双金属配位在催化反应中的重要性以及双原子催化剂双金属配位模式的优势和应用领域进行分析，本文旨在提供一个全面深入的理解，为相关研究提供启示与建议。
最后，本文还将总结主要内容并对双原子催化剂双金属配位模式的未来发展做出展望与建议。
2. 双原子催化剂双金属配位模式解释说明:2.1 双原子催化剂的定义和特点:双原子催化剂是指由两个不同金属形成的催化剂。
与单一金属催化剂相比，双原子催化剂在催化反应中具有重要的优势和特点。
首先，双原子催化剂可以通过调节两种金属之间的协同效应来实现更高的活性和选择性。
这是因为两种金属可以相互补充，并且配合基底表面形成更复杂的活性位点结构，从而提高催化反应的效率。
其次，双原子催化剂还具有较高的稳定性和抗中毒性能。
两种不同的金属可以形成一个稳定的合金结构，并减少因单一金属存在局限性而导致的降解问题。
此外，在某些情况下，其中一种金属可以起到保护另一种金属抵御各类毒害物质对其活性位点造成影响。
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Ref 8: J. Am. Chem. Soc., Article ASAP • DOI: 10.1021/ja807221s
3.4 其它双金属催化剂
O Ti O O Pri O Ti O O OPri
R Pri O O O O Ti Ti O O O OPr
i
H O
R O Ti O
H O Ti
Ref 3: J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4900-4901
Ref 4: J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2170-2171
N
N
OH HO OH HO
1) Cu(OAc)2 2) Sm(O-i Pr)3 + ArOH O
N M O
1
N O M2 OAr O
手性双金属催化剂 发展概况
杨国强 2008. 11. 17
内容提要
1 双金属酶简介 2 双金属催化剂分类 3 几类重要的手性双金属催化剂
1） Shibasaki双杂金属催化剂 2） Trost半冠醚氨基醇类双金属锌催化剂 3) Jacobsen双席夫碱双金属催化剂 4) 其它一些手性双金属催化剂
N M But O But O But Linker But But O M N N A M= Al, Co B But O O Y O t Bu N Cl O H2O O Cr Cr O OH2 O Cl N t Bu Y N
a Y = t Bu b Y = OTIPS c Y = Br
A-Co主要就用于环氧化合物的开环反应，ee值都很高，且催化剂效率很 高，最低用量达到了0.0004 mol%，这说明该催化剂在工业化应用中的 潜力是非常大的。 A-Al则应用于α,β-不饱和酰胺化合物与氰硅烷的加成反应，催化剂用 量也较低，且对映选择性大多大于90%
Ref 14: S. Jautze; R. Peters. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9284 –9288
谢谢收听
一. 双金属酶SOD
Ref 1: Tetrahedron 1998, 54, 12985-13011;
双金属酶MMOH
双金属酶Klebsiella aerogenes
双金属酶 Purple acid phosphatase
二. 双金属催化剂分类
同金属催化剂 双金属催化剂 按金属种类分 双杂金属催化剂 按金属个数分 多金属催化剂 多杂金属催化剂
Ref 7: (a) Grachan, M. L.; Tudge, M. T.; Jacobsen, E. N. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 14691472. (b) Ruck, R. T.; Jacobsen, E. N. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4771-4774
Ref 12: J, Gao;J. H. Reibenspies; A. E. Martell. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 6008 – 6012
M O
M O
M O
M O
Ref 13: (a) Hua, G.; Liu, D.; Xie, F.; Zhang, W. Tetrahedron Lett. 2007, 48, 385-388. (b) Imai, Y.; Matsuo, S.; Zhang, W.; Nakatsuji, Y.; Ikeda, I. Synlett 2000, 2, 239-241. (c) Milburn, R. R.; Hussain, S. M. S.; Prien, O.; Ahmed, Z.; Snieckus, V. Org. Lett. 2007, 9(22) ,4403-4406. (d) Patrick, P.; Walailak, S.; Filisaty, V. Org.& Bio. Chem. 2004, 2, 2220.
O R N + N CH3NO2
O2N cat. R
O R N N + t BuOOH cat. R O
O N N
X + R H
O P R' H R'
XH cat. R R' P R' O
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Boc + H R'CH2NO2
Boc cat. THF -40 C
o
NH R' NO2
R
yield > 66% dr > 20:1 ee 83-97%
ee up to 99% Ref 10: Kobayashi, S.; Arai, K.; Shimizu, H.; Ihori, Y.; Ishitani, H.; Yamashita, Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 761-764.
Ref 11: Yorimitsu, H.; Oshima, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 44(29), 44254439.
a M1= Cu, M2= Sm; b M1= Pb, M2= La;
Ref 5: Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3230-3233.
3.2 Trost半冠醚氨基醇类双金属锌催化剂
Aldol 反应 炔醛反应 Mannich 反应
3.3 Jacobsen双席夫碱双金属催化剂
Ref 6: (a) Annis, D. A.; Jacobsen, E. N. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4147-4154. (b) Ready, J. M.; Jacobsen, E. N. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1374-1377. (c) Mazet, C.; Jacobsen, E. N. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 1-5.
双核同金属
双核杂金属
多核同金属
多核杂金属
双核金属催化剂配位类型
双核金属催化剂催 Chem. Rev. 2002, 102, 2187−2209
X + R H RR'''CHNO2
cat. R
XH R' R'' NO2 O N N 主要生成顺式 生成反式
N NH
Me CHO
CHO
up to 94% ee and 82% yield Bn N O R R Bn N O
+
OHC
1) 21 (10 mol%) 2) NaBH4
HO up to 97% ee
Ref 9: (a) Hanawa, H.; Hashimoto, T.; Maruoka, K. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125(7), 1708-1709. (b) Hanawa, H.;Uraguchi, D.; Konishi, S.; Hashimoto, T.; Maruoka, K. Chem. Eur. J. 2003, 9, 4405-4413. (c) Kano, T.; Hashimoto, T.; Maruoka, K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127(34), 11926-11927. (d) Kano, T.; Hashimoto, T.; Maruoka, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128(7), 2174-2175.
O O i OPri OPr b
a
双活化羰基
OH R
H(Me)
21 (10 mol%) H(Me) SnBu3
RCHO
21 (10 mol%) R SnBu3
OH
up to 99% ee yield= 60~90% Me
up to 95% ee
21 (10 mol%) + N2CHCO2R RO2C