不对称催化研究进展
不对称催化氢化
手性是自然界的基本属性，构成生命 体系生物大分子的基本单元例如碳水化合 物、氨基酸等大部分物质都是手性分子。 生物体内的酶和细胞表面的受体也是手性 的，因而具有生物活性的物质例如香精、 香料、农药、医药等，当它们与其受体相 互作用时大多以手性方式进行。这种授体 与受体之间的手性作用，使得很多手性药 物的对映体都以不同方式参与作用并产生 不同的效果。
官能化烯烃的立体选择性氢化反应取 得了很好的结果.
取代基对氢化反应的影响
• 其它的反应情况
（5）一些有用的实例
a、美国孟山都公司在20 世纪70 年代中期就成功应 用不对称氢化反应合成L- 多巴, 使用的催化剂为Rh /DIAMP+, n ( 底物) ∶n ( 催化剂) =20 000 ∶1, 得到 94%单一对映体。
1980 年Noyori等发展的BINAP 配体, 不 仅具有轴手性的结构特征,而且在不对称氢 化之外, 还适用于多个不对称反应过程, 如不 对称异构化反应用于光学活性薄荷醇的工 业化生产, 这也是Noyori 获得Nobel 奖的主 要原因之一。
1991年M.J. Burk发现了二膦配体DuPhos
（3）α-和β-羰基羧酸衍生物的不对称氢 化反应：
• α-和β-羰基羧酸衍生物可以是α-和β-羰基酸 酯、羰基酰胺及羰基内酯等。这些化合物 的不对称氢化反应，生成相应的具有光学 活性的α-和β-羟基基酸酯、羟基酰胺及羟基 内酯等。它们是合成许多重要化合物的中 间体。
• 利用β-羰基酰胺的不对称氢化反应，成功合 成了抗抑郁药物Fluoxetine的重要中间体— 手性β-羟基酰胺
• 近年来，对酮的不对称氢转移反应做 了很多研究。人们发现Rb、Ru、Ir等 金属配合物是芳基、烷基酮不对称氢 转移反应的有效催化剂。
有机合成中的不对称催化反应研究
有机合成中的不对称催化反应研究有机合成是化学领域中的一项重要研究内容。
它涉及到将简单的有机分子转化为复杂的有机分子，常常用于制药、农药、材料等领域的生产。
在有机合成中，不对称催化反应起着至关重要的作用。
不对称催化反应可以选择性地合成具有特定构型的有机分子，从而提高合成效率和产物纯度。
一、不对称催化反应的基本原理不对称催化反应是指在催化剂的作用下，使得合成反应在不对称的条件下进行。
在这些反应中，催化剂通常是手性的，即具有非对称结构。
这种手性催化剂可以选择性地参与反应，使得生成的产物具有特定的立体构型。
手性催化剂的选择很关键。
合适的催化剂应具有高催化活性和选择性，能够匹配底物，并与其形成稳定的催化剂-底物复合物。
此外，催化剂还应具有易于合成和回收利用的特点，以降低生产成本。
二、不对称合成的应用领域不对称催化反应在药物合成中得到了广泛应用。
由于药物分子通常存在手性，只有具有特定立体构型的药物才能发挥治疗效果。
利用不对称合成方法，可以选择性地合成具有特定立体构型的药物分子，提高药物的生物利用度和药效。
此外，不对称催化反应还可以应用于生物活性天然产物的合成。
一些天然产物具有独特的结构和生物活性，但由于结构复杂，合成难度较大。
通过不对称合成，可以有效地合成这些化合物，为天然产物的研究提供了便利。
对于聚合物和材料领域，不对称催化反应也具有重要意义。
通过不对称合成方法，可以合成具有特定立体构型的聚合物和材料，进一步研究其性质和应用。
这对于提高材料性能、开发新型材料具有重要意义。
三、不对称催化反应的研究进展随着有机合成领域的不断发展，不对称催化反应也取得了长足的进展。
研究人员不断寻找新的手性催化剂，并优化反应条件，以提高反应的效率和产物的选择性。
目前，常见的手性催化剂包括金属络合物、有机小分子和酶等。
金属络合物是最早应用于不对称催化反应的催化剂之一。
铋配合物、铋酰络合物等均被广泛应用于不对称合成中。
有机小分子催化剂具有合成简单和催化活性高的特点。
烷基锌与醛的催化不对称加成反应研究进展
（ １ ． Ｔ ｈ ｅ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ７ ６ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｎ ｅ ｗ Ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ Ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ，
和天然产物的重要 中间体 ， 以不同结构 类型的手性 配体为依 据 ， 综述 了近 ６年来各 种手性 配体在醛 的不对称烷 基
化 反 应 中的 应 用 ．
关键词 ： 不 对称 加 成 ； 醛； 烷 基 化
ห้องสมุดไป่ตู้
中图分类号 ： ０ ６ ２ １ ． ３ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２—３ ６ ０ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３—０ ０ ４ ３一ｌ ４
第２ ９卷 第 ３期 ２ ０ １ ３ 年 ３ 月
商 丘 师 范 学 院 学 报 Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｑ Ｉ Ｕ Ｎ Ｏ Ｒ ＭＡ Ｌ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ９ Ｎｏ ． １ ３
Ｍａ ｒ ｃ ｈ， ２０１ ３
碳基化合物不对称催化合成的研究与应用
碳基化合物不对称催化合成的研究与应用近年来，碳基化合物不对称催化合成成为有机化学领域的热门研究方向。
通过催化剂的引入，有机合成反应可以实现高选择性和高效率，从而大大提高合成化合物的质量和产率。
不对称催化合成不仅可以合成具有手性的有机分子，还可以有效地构建复杂的有机骨架，为药物合成、天然产物合成等领域提供了重要的工具和方法。
一、不对称催化合成的原理和机制不对称催化合成是通过引入手性催化剂来实现的。
手性催化剂具有对映异构体，可以选择性地催化反应中的一个对映体，从而实现对手性产物的选择性合成。
常见的手性催化剂包括金属配合物、有机小分子和酶等。
不对称催化合成的机理多种多样，其中最常见的是通过手性催化剂与底物形成配合物，进而催化底物的反应。
催化剂与底物之间的相互作用可以通过氢键、范德华力、离子相互作用等方式实现。
催化剂通过提供特定的反应路径，降低反应活化能，从而加速反应速率。
二、不对称催化合成的研究进展随着不对称催化合成的研究深入，越来越多的新型催化剂被开发出来，催化反应的范围和效率也得到了显著提高。
例如，钯催化的Suzuki偶联反应和钯催化的Heck反应已经成为有机合成中不可或缺的工具。
此外，铱催化的不对称氢化反应和铑催化的不对称氢化反应等也取得了重要的突破。
另外，不对称催化合成中的底物范围也在不断扩大。
除了传统的有机小分子底物外，对于天然产物和药物分子的不对称合成也取得了重要进展。
通过引入手性催化剂，可以实现对天然产物中多个手性中心的选择性合成，从而提高产物的手性纯度和产率。
三、不对称催化合成的应用不对称催化合成在药物合成、天然产物合成和材料科学等领域具有重要的应用价值。
在药物合成中，不对称催化合成可以实现对手性药物的高效合成，从而提高药物的活性和选择性。
例如，通过不对称催化合成，可以合成出具有高活性的抗癌药物和抗病毒药物。
在天然产物合成中，不对称催化合成可以实现对复杂天然产物的合成，从而揭示天然产物的结构和生物活性。
不对称电催化
不对称电催化引言：不对称电催化是一种重要的催化反应方法，具有广泛的应用前景。
通过不对称电催化反应，可以有效地合成手性化合物，提高化学合成的效率和选择性。
本文将从不对称电催化的基本原理、应用领域以及研究进展等方面进行探讨。
一、不对称电催化的基本原理不对称电催化是指利用手性电催化剂在电化学条件下进行的催化反应。
手性电催化剂具有高度的手性识别能力，可以实现对底物的不对称识别和催化转化。
不对称电催化反应的基本原理是通过电子传递过程中的手性识别，使底物在电催化剂的作用下选择性地发生催化反应，从而得到手性化合物。
二、不对称电催化的应用领域不对称电催化在有机合成中具有广泛的应用前景。
首先，不对称电催化可以用于合成手性药物分子。
药物分子通常具有复杂的结构和手性要求，不对称电催化可以高效地合成手性活性分子，为新药物的研发提供了有力的工具。
其次，不对称电催化可以用于合成手性农药和兽药分子，提高农业生产的效率和品质。
此外，不对称电催化还可以应用于有机光电子材料的合成，提高材料的性能和应用领域。
三、不对称电催化的研究进展近年来，不对称电催化领域取得了许多重要的研究进展。
首先，研究人员通过合成新型的手性电催化剂，提高了不对称电催化反应的催化效率和选择性。
其次，利用手性电催化剂和电化学反应的结合，发展了一系列高效的不对称电催化反应。
此外，研究人员还通过理论计算和实验验证，深入探究了不对称电催化的反应机理和催化剂的结构活性关系。
结论：不对称电催化作为一种重要的催化反应方法，具有广泛的应用前景。
通过不对称电催化反应，可以高效地合成手性化合物，提高化学合成的效率和选择性。
随着研究的不断深入，不对称电催化领域将会取得更多的突破和进展，为有机合成化学和相关领域的发展做出更大的贡献。
芳香杂环化合物不对称催化氢化反应的研究进展
2005年第25卷有机化学V ol. 25, 2005第6期, 634～640 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 6, 634～640ygzhou@*E-mail:Received August 2, 2004; revised October 25, 2004; accepted November 23, 2004.No. 6卢胜梅等：芳香杂环化合物不对称催化氢化反应的研究进展635坏稠环的芳香性比完全破坏单环的芳香性所需能量低. 另外, 芳香杂环化合物的氢化比非芳香杂环化合物容易, 这一方面因为杂原子对所在的环有活化作用; 另一方面, 杂原子上的孤对电子可参与和催化剂的金属原子配位, 使催化活性中心靠近底物从而发生氢化反应. 所以在芳香稠杂环化合物氢化时, 一般都是含杂原子的环被氢化[5].在均相催化体系中, 第一例报道的芳香杂环化合物的氢化是在1987年, Murata 等[8]使用原位产生的(＋)-(DIOP)RhH 作催化剂, 乙醇作溶剂, 室温下对2-位取代的喹喔啉1进行不对称氢化(Eq. 1), 反应需36～72 h, 产物2-甲基-1,2,3,4-四氢喹喔啉只有3%的对映选择性(Table 1, Entry 1). 虽然ee 值很低, 但毕竟实现了对芳香杂环化合物均相不对称氢化, 为后来致力于研究芳香杂环化合物不对称氢化的工作者开辟了道路.1998年, Bianchini 研究小组[9]利用邻位金属化铱的二氢复合物fac -exo -(R )-[IrH 2{C 6H 4C*H(Me)N(CH 2CH 2- PPh 2)2}] (L1) 作催化剂, 实现了对2-甲基喹喔啉(1)的高对映选择性氢化, 取得了高达90%的ee 值(Table 1, Entry 2), 但转化率只有54%, 当转化率为97%时, ee 值为73% (Table 1, Entry 3), 反应要在100 ℃进行, 甲醇和异丙醇是最好的溶剂选择. 这是目前对2-甲基喹喔啉氢化取得的最好结果. 同一研究组在2001年又报道了用[(R ,R )-BDPBzPIr(COD)]OTf 和[(R ,R )-BDPBzPRh(NBD)]- OTf 作催化剂, 对2-甲基喹喔啉(1)进行氢化[10], 但ee 值不理想, 分别为23%和11% (Table 1, Entries 4 and 5). 在反应中, 他们发现铑的活性比铱的高, 但对映选择性低.2003年, Henschke 和Casy 等使用Noyori 的RuCl 2-氢化为模型反应, 50 ℃, 3.0 MPa 的氢气压力下, 对一系列的手性双磷配体和手性二氨的组合进行了筛选,结果发现(S )-xyl-hexaPHEMP (L3)和(S ,S )-DACH 的组合取得了较好的结果(73% ee ) (Table 1, Entry 6), 所有反应20 h 内转化率都在94%以上, 且S /C 为1000/1[11]. 该催化体系的活性很好, 但对映选择性只是中等.表1 2-甲基喹喔啉的不对称氢化Table 1 Asymmetric hydrogenation of 2-methylquinoxaline Entry Catalyst Yield/%ee /%1 (＋)-(DIOP)RhH 72.0 32 L1 53.7 90a 3L196.5 73b4 [L2Ir(COD)]OTf 40.7 23a5 [L2Rh(NBD)]OTf 93.2 11a6 RuCl 2/L3/(S ,S )-DACH 99.0 73caCH 3OH 作溶剂; b i -PrOH 作溶剂; c t -BuOH 作溶剂.2000年, Ito 等[12]首次报道了对N -Ac 和Boc 保护的2-位取代吲哚进行不对称催化氢化(Eq. 2), 反应在60 ℃下完成, 取得了最高为95%的ee 值. 他们使用的是一个反式鳌合配位的二茂铁双磷配体L4, 金属前体是[Rh(NBD)2]SbF 6. 这一催化体系对2-位取代的N -Ac 保护的吲哚, 无论是收率或对映选择性都取得了令人满意的结果, 碱碳酸铯的加入是取得高对映选择性所必须的. 对N -Boc 保护的吲哚氢化对映选择性不如N -Ac. 但对于3-位取代的N -Ac 保护的吲哚2在上面标准条件下, 反应不能转化完全, 除了所要的氢化产物3外, 还得到了N 上Ac 被脱除的产物4 (Eq. 3).636有 机 化 学 V ol. 25, 2005为了提高3-位取代吲哚类化合物氢化的选择性, 同一研究组又用同一催化体系对3-位取代吲哚的氢化进行了深入研究, 他们考察了用N -Boc, N -Ts, N -Ms, N -Tf 代替N -Ac 对反应的转化率和对映选择性的影响, 结果发现N -Ts 保护的3-位取代吲哚5给出最好的结果(Eq. 4), 其转化率能达到100%, 并且最高能获得98%的ee 值[13].在2003年, 周永贵等[14]首次实现了对2-位取代喹啉的对映选择性氢化(Eq. 5), 他们使用的是[Ir(COD)Cl]2/ L5/I 2/Toluene 的催化体系, 在室温下即可以进行反应, 并取得了最高为96%的ee 值. 这一催化体系对羟基和酯基等官能团无影响, 对3-位或4-位取代的喹啉的氢化活性低, 且产物基本是消旋的. 碘的存在是取得高活性和高对映选择性所必须的, 如果没有碘, 反应不能进行. 利用这一催化氢化的方法学, 可以方便地合成一系列2-位取代的1,2,3,4-四氢喹啉类的天然产物6, 7 [15]和一些药物8的关键中间体.对于稠环其它类型的芳香杂环化合物如异喹啉、苯并呋喃、苯并噻吩等均相的不对称氢化还未见报道. 1.2 芳香单杂环化合物的不对称催化氢化氢化芳香单杂环化合物比氢化稠环的要困难, 因为完全破坏一个单环的芳香性比部分破坏一个稠环的芳香性所需能量更多, 因此, 对单环杂环芳香化合物的不对称氢化更具有挑战性. 文献报道均相体系中氢化芳香单杂环化合物第一例是1997年, Fuchs [16]利用[Rh(NBD)- Cl]2/L*/MeOH 的催化体系对2-位取代的吡嗪羧酸衍生物进行了氢化(Eq. 6), 使用的手性配体是二茂铁衍生的双磷化合物L6, 对N -叔丁基吡嗪酰胺(9a )最高取得了78%的ee 值, 对于简单的2-吡嗪羧酸甲酯(9b )的氢化, 只获得3.6%的ee 值.2000年, Studer [17]尝试对单取代的吡啶17 (Eq. 7)和呋喃18 (Eq. 8)进行不对称氢化.经过一系列的条件优化, 他们发现Rh(NBD)2BF 4为最佳的金属前体, 催化剂用量为5%, 反应在10.0 MPa, 60 ℃下进行, 当用DIOP 作配体时, 2-吡啶甲酸乙酯取得了最高为27%的ee 值(Table 2, Entry 1), 但转化率只有41%; 当BINAP 作配体时, 转化率为100%, 但ee 值只有25% (Table 2, Entry 2). 对3-位取代吡啶的氢化显得更加困难, 收率低, 对映选择性也低. 如3-吡啶甲酸乙酯, 除了所要的完全氢化产物外, 还有较多的部分氢化的产物, ee 值最高仅为17% (Table 2, Entry 6). 对2-呋喃甲醇的氢化虽然收率高, 但产物几乎是消旋的, 最高ee 值为仅7% (Table 3, Entry 1). Rh(NBD)2BF 4/PPF-P(t -Bu)2的组合对2-呋喃甲酸取得了最高为24%的ee 值, 但收率只有3% (Table 3, Entry 4).当Cy 2PF-PCy 2作配体时, 收率为100%, 但ee 值仅为1% (Table 3, Entry 5). 甲醇或乙醇是该类反应的最好溶剂, 反应需在60 ℃, 10 MPa 的氢气压力下进行, 条件比较剧烈, 催化剂用量高, 且对映选择性较低.均相体系中, 对芳香单杂环化合物的不对称氢化的例子不多, 而且结果不好, 这是一个有待于进一步深入探索的研究领域.No. 6卢胜梅等：芳香杂环化合物不对称催化氢化反应的研究进展637表2 取代吡啶羧酸及酯的不对称催化氢化Table 2 Asymmetric hydrogenation of substituted pyridine carboxylic acids and esters EntryR L * Yield/%ee /%1 2-CO 2Et DIOP 4127 2 2-CO 2Et BINAP 96 25 3 2-CO 2Et BDPP 97 9 4 2-CO 2H Cy 2PF-PPh 2 100 25 5 3-CO 2Et DIOP 52 126 3-CO 2Et BDPP 45 177 3-CO 2H Cy 2PF-PCy 2 8 17 8 3-CO 2HPPF-P(t -Bu)2 5 6表3 取代呋喃的不对称催化氢化Table 3 Asymmetric hydrogenation of substituted furan EntryR L*Yield/% ee /% 1 CH 2OH BINAP 91 7 2 CH 2OH PROPHOS 98 5 3 CH 2OH DIOP 98 44 COOH PPF-P(t -Bu)2 3 245 COOHCy 2PF-PCy 2 100 12 非均相的不对称催化氢化非均相的催化氢化体系与均相相比具有催化剂回收方便、操作简单等优点, 从而引起了人们广泛的研究兴趣. 近年来已经有一些科学家把非均相的催化氢化体系应用到芳香杂环化合物的不对称氢化中. 1992年Brunner [18]等发现在硅胶上Rh(I)的金属前体和手性双磷配体反应生成的手性催化体系, 在NaH 2PO 4/Na 2HPO 4 (pH 7)组成的缓冲溶液中, 能选择性地氢化叶酸的杂环部分, 所得到的5,6,7,8-四氢叶酸在DNA 碱前体的生物合成中起着重要的作用. 接着, 他们又经过对金属前体、手性配体和担载物的优化后, 发现能与[Rh(COD)- Cl]2形成七元环的配体(－)-BPPM 和(－)-DIOP 的效果最好, 硅胶Merckosorb SI60 是最佳的担载物, 取得了最高为92.3%的de 值[19](Eq. 9). 这一非均相催化体系对其它类似底物的氢化未见报道.Hegedus [20]用手性脯氨酸甲酯作手性诱导试剂,10% Pd/C 作催化剂, 加热下对3-吡啶甲酸进行非对映选择性氢化. 溶剂对此反应速度有较大影响, 但对选择性影响不大. 甲醇和乙酸乙酯都是较好的溶剂. 在室温,即使10 MPa 的氢气压力下也不反应. 高温有利于转化率提高, 但选择性降低.经过条件优化, 他们在50 ℃,5.0 MPa 的氢气压力下, 反应10.5 h, 对2-位取代的吡啶羧酸10的氢化可获得79%的de 值(Eq. 10), 对3-位取代的吡啶羧酸11的氢化可获得94%的de 值(Eq. 11), 对2-位取代吡啶盐12的氢化可获得98%的de 值(Eq. 12), 但后经证实, 此结果并没有重复性, 可重复的最高de 值为30%[21a].638有 机 化 学 V ol. 25, 2005Pinel 和Besson 等[21]利用手性脯氨酸酯及其衍生物作辅助试剂, 先与2-甲基-3-吡啶甲酸反应, 然后用Rh/C 和Rh/Al 2O 3作催化剂, 对所生成的2-甲基-3-吡啶甲酸衍生物进行氢化(Eq. 13). 他们考察了催化剂、温度、溶剂、手性诱导试剂等对氢化反应的影响, 经过一系列实验, 他们发现Rh/Al 2O 3 (3.8%)和Rh/C (4.2%)的活性最好, 但前者的选择性好. 用他们作催化剂时, 随着温度升高, 反应速度增加, 但前者选择性降低, 而后者则不受影响. 甲醇是较好的溶剂, 酸的加入并没有提高选择性. 手性的泛酸内酯是最好的诱导试剂, 诱导的de 值最高为35%. 后来他们又尝试用其它方法来提高选择性, 结果并不理想[21b].Studer 等[22]使用10,11-二氢辛可尼定改性的钯催化剂对3-位取代的吡啶羧酸酯进行氢化(Eq. 14), 获得了手性的哌啶, 但首先要经过一步Pd/C 氢化获得四氢化物. 他们也尝试了Rh/C, Rh/PtO 2等金属催化剂, 但结果都不好. 经过一系列的筛选, 他们发现5% Pd/TiO 2在DMF/H 2O/AcOH (1∶1∶0.001, 体积比)中取得了最好的对映选择性(24% ee 值), 但收率仅有10% (Table 4, Entry 3), 且此结果重复性不好. 此反应需在50 ℃, 13.0 MPa 的氢气压力下进行, 催化剂的用量大(S /C ＝10/3), 催化体系不稳定. 尽管如此, 但这是第一例非均相体系中对映选择性氢化取代吡啶的报道.表4 取代吡啶的非均相不对称氢化Table 4 Asymmetric hydrogenation of substituted pyridine carboxylic estersEntry Catalyst Product/% ee /% 1 10% Pd/C 12 19a 2 10% Pd/C 81 2.5b 3 5% Pd/TiO 2 10 24c4 5% Rh/C 46 1.5b5 Rh/Pt oxide97 3baDMF 作溶剂; b n -Hexane 作溶剂; c DMF/H 2O/AcOH (1∶1∶0.001, V ∶V ∶V )作溶剂.在此基础上Thomas 和Johnson 等[23]利用中孔MCM-41固载二茂铁/Pd 的非均相催化剂对3-位取代的吡啶羧酸酯进行一步氢化(Eq. 15), 取得了最高为17%的ee 值, 转化率超过50%, 反应条件(40 ℃, 2.0 MPa H 2)比前者(50 ℃, 13.0 MPa H 2)温和. 中孔MCM-41孔外壁先用Ph 2SiCl 2去活化, 这样, 手性的金属配体只与孔内的活性部位反应, 整个手性环境被限制在孔内, 有利于底物的对映选择性氢化, 而它的均相体系给出消旋的产物. 虽然产物的ee 值较低, 但这为设计非均相催化剂提供了一种新的方法.Baiker 等[24]使用辛可尼啶改性的Pd/Al 2O 3的催化体系对取代的呋喃羧酸和苯并呋喃羧酸进行了非均相的不对称氢化, 对苯并呋喃羧酸13氢化后获得50%的ee 值, 但收率只有29% (Eq. 16). 对2-呋喃羧酸(14)在收率为95%情况下获得最高为32%的ee 值(Table 5, Entry 1);对二取代的呋喃羧酸来说, 在室温, 3.0 MPa 的氢气压力下, 全部得到的是顺式异构体, 但ee 值低(Table 5, En-tries 2 and 4 ) (Eq. 17). 底物中羧基是取得高对映选择性所必须的, 在同样条件下当把羧基换成酯基时, 则没有选择性. 推测原因可能是羧基和辛可尼啶的羟基和桥头氮之间可以形成氢键, 这种氢键相互作用一方面使底物靠近手性中心, 另一方面稳定过渡态复合物的结构, 而酯基不能形成氢键, 因此没有选择性. 在此催化条件下, 辛可尼啶能被部分氢化(Eq. 18), 因此在反应中, 需要不断地加入适量的辛可尼啶才能保证反应顺利进行.No. 6卢胜梅等：芳香杂环化合物不对称催化氢化反应的研究进展639表5 取代呋喃羧酸的非均相不对称氢化Table 5 Asymmetric hydrogenation of substituted furan car-boxylic acids Entry X Y Yield/% ee /% de /% 1 COOH H 95 32 — 2 COOH CH 3615 100 3 H COOH 100 23—4CH 3 COOH 222 1002004年, Glorius 等[25]在取代吡啶的2-位引入手性的唑烷基酮, 在无质子存在下, 由于偶极矩最小化合物最稳定, 因此构象16为主要存在形式. 但在酸性条件下, 因为存在氢键作用, 以构象19为主. 利用这种氢键作用可以控制底物的构象, 又利用唑烷基酮上的手性基团挡住一个面, 这样, 氢化只能从另一个面进行, 因此, 可以很好地控制产物的非对映选择性. 在10.0 MPa 的氢气压力下, 以乙酸作溶剂, Pd(OH)2/C, Rh/C 或Rh/Pd/C 等都能对其进行氢化, 在脱掉手性辅助试剂后, 可获得最高为98%的ee 值, 如果吡啶环上有多个取代基, 氢化后可同时产生多个手性中心. 这是在非均相体系中对吡啶类底物不对称氢化取得的最好结果(Scheme 1).3 展望综上所述, 在均相体系中对一些稠环的芳香杂环化合物的不对称催化氢化虽已取得了一些成绩, 但对其它类型的稠环芳香杂环化合物, 如异喹啉、苯并呋喃、苯并噻吩及其衍生物等的氢化还未有报道; 对单环的芳香杂环化合物的氢化结果目前都不令人满意. 在非均相体系中单环的芳香杂环化合物的不对称催化氢化研究较多, 但好的结果较少, 只有Glorius 利用底物诱导对取代吡啶取得了好的结果; 对稠环的芳香杂环化合物除了苯并呋喃羧酸外, 其它的都还未见报道. 研究对芳香杂环化合物的不对称催化氢化, 无论是均相的还是非均相的, 都是一个非常有意义和发展前景的课题. 新的均相和非均相催化剂的开发是将来芳香杂环化合物不对称催化氢化领域研究的重点.Scheme 1References1 (a) Ojima, I. 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Or-ganometallics1985, 4, 1743.(d) Baralt, E.; Smith, S. J.; Hurwitz, J.; Horvath, I. T.; Fish,R. H. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 5187.8 Murata, S.; Sugomoto, T.; Matsuura, S. Heterocycles1987,26, 763.9 Bianchini, C.; Barbaro, P.; Scapacci, G.; Farnetti, E.;Graziani, M. Organometallics1998, 17, 3308.10 Bianchini, C.; Barabro, P.; Scapacci, G. J. Organomet.Chem. 2001, 621, 26.11 (a) Cobley, C. J.; Henschke, J. P. Adv. Synth. Catal. 2003,345, 195.(b) Henschke, J. P.; Burk, M. J.; Malan, C. G.; Herzberg,D.; Peterson, J. A.; Wildsmith, A. J.; Cobley, C. J.; Casy, G.Adv. Synth. Catal. 2003, 345, 300.12 Kuwano, R.; Sato, K.; Kurokawa, T.; Karube, D.; Ito, Y. J.Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7614. 13 Kuwano, R.; Kaneda, K.; Ito, T.; Sato, K.; Kurokawa, T.;Ito, Y. Org. Lett. 2004, 13, 2213.14 Wang, W. B.; Lu, S. M.; Yang, P. Y.; Han, X. W.; Zhou, Y.G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10536.15 Yang, P. Y.; Zhou, Y. G. Tetrahedron: Asymmetry2004, 15,1145.16 Fuchs, R. EP 803502,1997[Chem. Abstr. 1998, 128,13286].17 Studer, M.; Wedemeyer-Exl, C.; Spindler, F.; Blaser, H. U.Monatsh. Chem. 2000, 131, 1335.18 Brunner, H.; Huber, C. Chem. Ber. 1992, 125, 2085.19 Brunner, H.; Bublak, P.; Helget, M. Chem. Ber. 1997, 130,55.20 Hegedus, L.; Hada, V.; Tungler, A.; Mathe, T.; Szepesy, L.Appl. Catal., A2000, 201, 107.21 (a) Douja, N.; Besson, M.; Gallezot, P.; Pinel, C. J. Mol.Catal. A: Chem.2002, 186, 145.(b) Douja, N.; Malacea, R.; Banciu, M.; Besson, M.; Pinel,C. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 6991.22 Blaser, H.-U.; Honig, H.; Studer, M.; Wedemeyer-Exl, C. J.Mol. Catal. A: Chem.1999, 139, 253.23 Raynor, S. A.; Thomas, J. M.; Raja, R.; Johnson, B. F. G.;Bell, R. G.; Mantle, M. D. Chem. Commun. 2000, 1925.24 Maris, M.; Huck, W.-R.; Mallat, T.; Baiker, A. J. Catal.2003, 219, 52.25 Glorius, F.; Spielkamp, N.; Holle, S.; Goddard, R.; Lehman,C. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2850.(Y0408023 QIN, X. Q.; LING, J.)。
非对称有机催化反应研究进展
非对称有机催化反应研究进展近年来，有机催化反应领域取得了快速的发展和进步。
尤其是非对称有机催化反应，作为一种环保、高效、绿色化学合成方法，在有机化学中得到了越来越广泛的应用。
本文将会对非对称有机催化反应的研究进展进行详细介绍。
一、什么是非对称有机催化反应非对称有机催化反应，简称不对称有机反应，是指催化剂在催化有机化学反应时以不对称结构为催化剂的特异性，通过手性特征使得产物左右对称性不同，从而实现对产物光学活性的控制。
在高效、快速、简便、绿色化学合成领域中，非对称有机催化反应以其优异的反应效果和较小的催化剂使用量，得到了广泛的关注和研究。
此外，非对称有机反应还能有效降低产生废弃物的量，从而达到可持续发展的目的。
二、非对称有机催化反应的研究进展1.手性氮、氧、硫催化剂由于手性氮、氧、硫分子可进行分子间作用，构建空间异构反应中诸多的非析键作用，使得其成为不对称有机催化反应中最常用的催化剂。
在手性氮、氧、硫催化剂的作用下，合成的产物具有手性，对于合成对映异构体药物特别有意义。
2.自包装催化剂自包装催化剂是一种分子螯合物，由于其自身空间构件在一定条件下自行组合而形成的核壳结构，在非对称有机催化反应中也有着不可小觑的贡献。
3.手性金属催化剂手性金属催化剂由于其棘手的合成和高成本，限制了其在化学生产中的应用，但在非对称有机催化反应领域仍有广泛的应用空间。
其中，以氮、磷配合物为主的手性金属催化剂逐渐成为了非对称有机催化反应领域中的重要催化剂。
三、非对称有机催化反应在有机合成中的应用随着非对称有机催化反应的发展，其在有机合成中的应用也增加了很多。
以下是一些典型的应用：1.手性烯酮的结构修饰：利用非对称有机催化反应可以在具有双键和酮基团的分子中，针对烯酮在α位添加不同的官能团，有效提高了烯酮的反应活性。
2.手性螺环化合物的构建：非对称有机反应已经被广泛应用于手性螺环化合物的合成中，因为它能够非常有效地控制螺环化合物产物的光学活性。
有机合成中的不对称催化反应
有机合成中的不对称催化反应不对称催化反应是有机化学领域中的重要研究方向，它可以有效地构建手性化合物，为药物合成、天然产物合成和材料科学等领域提供了广阔的应用前景。
本文将介绍不对称催化反应的基本概念、研究进展以及应用，并探讨其在有机合成中的重要性。
1. 不对称催化反应的基本概念不对称催化反应是指以具有手性的催化剂为催化剂，在非对称催化条件下进行的化学反应。
手性化合物是由一对镜像异构体组成，其中每个异构体称为手性异构体或对映异构体。
对映异构体之间无法通过旋转或平移重叠，具有非重叠镜像关系，这是不对称催化反应的基础。
2. 不对称催化反应的研究进展2.1 键合活化型不对称催化反应键合活化型不对称催化反应是通过催化剂与底物发生键合活化，形成反应中间体，并在反应中间体上发生手性识别实现不对称催化反应。
这类反应多采用过渡金属配合物作为手性催化剂，包括金属催化的羟基化反应、氨基化反应等。
2.2 非键合活化型不对称催化反应非键合活化型不对称催化反应是通过催化剂与底物非共价相互作用，在反应中发生手性识别实现不对称催化反应。
这类反应多采用有机分子作为手性催化剂，包括有机小分子催化的亲核取代反应、氧化反应等。
3. 不对称催化反应的应用不对称催化反应在有机合成中具有重要的应用价值。
通过该反应可以高效、经济地合成手性分子，为药物合成提供了基础。
大量的手性药物已经成功合成，如拟胆碱药物、β-阻断药物等。
此外，不对称催化反应还在天然产物合成、农药合成和材料科学等方面得到了广泛应用。
4. 不对称催化反应的挑战与展望不对称催化反应在新催化剂的设计、反应底物的广泛适用性、反应条件的优化等方面仍然面临一些挑战。
未来的研究应重点关注催化剂和底物的高选择性合成，以及催化反应的机理研究，从而推动不对称催化反应的发展。
结语不对称催化反应是有机合成领域的重要研究方向，它为手性化合物的构建提供了有效的途径，具有广泛的应用前景。
随着催化剂设计和反应条件的不断优化，不对称催化反应将在有机合成领域发挥更大的作用，为新药物的合成和新材料的开发提供重要支持。
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R-S
ee % =
x 100%
R+S
不对称合成在近20年中有很大的进步 国内小分子有机催化剂催化不对称合成非常出色。
Knowles, Noyori, Sharpless 获得2001年诺贝尔化学奖
Organic Synthesis
7.2.3 烯烃复分解反应
Organic Synthesis
J. Am. Chem. Soc., 2002, 124,2868
Org. Lett., 2001, 3, 3225-3228 Organic Synthesis
90% ee
7.2.4 aza-Henrry 反应
Pg N
EtO
+
O
NO2 R
Organic Synthesis
Organic Synthesis
氮膦配体在不对称烯丙基化、氨化、Michael 加成、硼氢化、氢 转移、Heck 反应、偶联反应、氢化反应、1,3-偶极环加成反应中 得到广泛的应用
Organic Synthesis
Organic Synthesis
7.1.4 氮配体
以双恶唑啉为代表的一系列配体，应用在许多不对称反应中， 如Diels-Alder, Friedel-Crafts, Hetero-Diels-Alder, Aldol, Ene, Michael 加成，分子内烯炔环化等……
AcO O OH
PhCONH O
Ph
O
OH
H
O
OH
OAc
OCOPh
Taxol
Organic Synthesis
7.2.2 氮杂 Diels-Alder 反应
Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37,979 Organic Synthesis
Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37,3121 Organic Synthesis
J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, pp 4018–4019 Organic Synthesis
Organic Synthesis
Organic Synthesis
7.1手性配体和有机小分子催化剂
手性配体的设计与合成石不对称催化研究永恒的主题 7.1.1 双羟基配体
BINOL 应用最为广泛的 手性配体。
Organic Synthesis
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BINOL 可与各种亲氧金属离子形成的配合物， BINOL-Ti; BINOL-Zr; BINOL-B; BINOL-Al; BINOL-Zn; BINOL-Ln; 手性Lewis酸催化剂；
Organic Synthesis
L.-Z. Gong, et al. J. Am. Chem. Soc., 2002, 124,2868
7.2.6 羰基α-位的氨化反应
96% ee J. Am. Chem. Soc., 2002, 124,2420
不对称合成的分类 1.第一代方法称为底物控制法 2.第二代方法称为辅剂控制法 3.第三代方法称为试剂控制法 4.第四代方法称为催化剂控制法
Organic Synthesis
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不对称催化 是使用手性催化剂诱导非手性底物与非手 性试剂反应，直接向手性产物转化。
它可由少量的手性催化剂得到大量新的光学活性物质 , 1.既避免了用一般合成法得到的外消旋体的繁琐 拆分, 2.不象化学计量不对称合成那样需要大量 手性试剂。
应用于烷基化、Ene, Friedel-Crafts, Diels-Alder, Hetero-Diels-Alder, Aldol, Mannich, Michael 加成，环氧化， 硅氢化反应等等……
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7.1.2 膦配体
RCH C COOH NHCOCH3
C6H5 P CH2CH2
NEt3 Cat.
Pg HN
EtO
NO2
OR
M= Cu(OTf)2
Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2992
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7.2.5 烯烃的氢氨化反应
J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9546 Organic Synthesis
OMe
C6H5 P
OMe
合成左 旋多巴
Rh/H 2
RCH C*H COOH
NHCOCH3
J. Am. Chem. Soc., 1975, 97 (9), pp 2567–2568 Organic Synthesis
Organic Synthesis
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7.1.3 氮膦配体
Organic Synthesis
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7.2不对称催化反应研究的新发展
7.2.1 有机锌试剂对酮的加成反应 酮-弱亲电性
Gห้องสมุดไป่ตู้ C. Fu, J. Am. Chem. Soc., 1998 , 120,445 Organic Synthesis
Organic Synthesis
Organic Synthesis
Organic Synthesis
7.1.5 有机小分子催化剂
Organic Synthesis
X. Feng et al. J. Am. Chem. Soc., 2008, 130,5654
手性有机分子促进的不对称反应包括Diels-Alder, FriedelCrafts, Hetero-Diels-Alder, Aldol, Michael 加成，Mannich, Baylis-Hillman, 烯丙基化，酮的氰化、二级醇的动力学拆分， 卤化、氨化、氨氧化、膦氢化、环氧化以及环氧开环 等……
S.-L. You, X.-Z. Zhu, Y.-M. Luo, X.-L. Hou,* L.-X. Dai* J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7471-7472
Organic Synthesis
Organic Synthesis
Qi-Lin Zhou, et al. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1172,4538;