四氮金属配合物仿生催化不对称氧化研究进展

非血红素四氮锰、铁配合物催化的不对称氧化反应是有机合成化学中的重要转化.这类催化剂通过模拟自然界中金属酶的结构与功能特点实现了高效的催化不对称氧化,成功地在产物分子中引入手性中心,从而构建出一类有潜在应用价值的化合物.在这些四氮配体的设计中, N,N’-二甲基-1,2-环己二胺、联吡咯和脯氨酸的衍生物是主要的二胺骨架,与吡啶、苯并咪唑侧基的不同组合可以制备出各种催化活性的仿生配合物.同时配体取代基的调整也会对不对称氧化反应产生巨大的影响.给电子基和大位阻羧酸效应显著提高了仿生催化不对称氧化反应的效率和对映选择性.我们综述了近年来非血红素锰、铁配合物催化不对称氧化反应的研究进展,主要包含N,N’-二甲基-1,2-环己二胺、联吡咯和脯氨酸的衍生物作为二胺骨架,吡啶和苯并咪唑作为侧基的四氮配合物的结构设计以及配体结构对不对称环氧化和C-H键氧化反应活性的影响,并对该领域的发展前景做出了展望.     

非血红素铁、锰配合物催化烯烃不对称环氧化反应研究进展

手性环氧化物是重要的有机反应中间体.金属氧化酶催化的氧化反应通常具有高效、高选择性、反应条件温和和绿色的特点,模拟其中的非血红素铁加氧酶设计合成一系列手性四氮铁锰配合物催化烯烃不对称环氧化反应成为获得高产率、高对映选择性的手性环氧化物的一个重要方法.本文综述了近年来非血红素手性四氮铁锰配合物催化烯烃不对称环氧化反应的研究进展及相应的机理研究.     

手性胺膦配体在不对称催化中的应用

利用邻二苯基膦苯甲醛分别与多种手性二胺的缩合反应,设计合成了一系列新型手性四齿胺膦配体.这类多齿胺膦配体含有两个软的磷原子和两个硬的氮原子,具有丰富的配位化学性能和优秀的不对称诱导能力.本文综述了手性胺膦金属络合物催化剂在不对称转移氢化反应、氧化动力学拆分反应、烯烃的不对称环氧化反应和不对称环丙烷化反应、不对称D-A反应中的应用.     

手性席夫碱配合物用于催化不对称环氧化

手性席夫碱过渡金属配合物可以高效催化烯烃不对称环氧化反应,因此其合成及催化性能研究一直以来受到广泛的关注.本文较详细地综述了最近十年来合成的手性席夫碱过渡金属配合物及其对烯烃环氧化反应的催化性能的研究进展.重点讨论了新型的对称和非对称salen型配体过渡金属配合物的合成及其应用,分析探讨了手性席夫碱过渡金属配合物作为催化剂的优缺点、催化机理和未来发展方向.     

神奇的手性螺环配体

过渡金属参与的不对称催化反应是有机合成化学研究的前沿和热点. 寻找和发现新颖配体骨架并开展新型高效的手性配体及催化剂的设计合成是不对称催化反应研究的核心内容. 从20世纪90年代,特别是进入21世纪以来,螺环骨架手性配体受到了广泛的关注,并逐渐发展成为特色鲜明的手性配体类别. 手性螺环配体的骨架已由多手性的螺[4.4]壬烷骨架发展到只具有单一手性的螺二氢茚和螺[4.4]壬二烯等螺环骨架类型,形成了包括手性螺环单磷配体、双膦配体、膦氮配体、双氮配体等丰富的手性配体库. 这些手性螺环配体及其催化剂不仅在不对称催化氢化、不对称碳―碳键形成、不对称碳―杂原子键形成等多种类型的不对称催化反应中均表现出优异的催化活性和对映选择性,且使得许多原先难以控制对映选择性的不对称催化反应变得可能. 而今,手性螺环结构已成为“优势结构”,相应的手性螺环配体及其催化剂已被国内外同行广泛采用. 手性螺环配体的兴起为手性催化剂研究增加了活力,极大地促进了不对称合成化学的发展. 今后,手性螺环配体的研究除了将向新型、高效、高选择性手性配体及催化剂方向发展外,将其应用于新的不对称催化反应的对映选择性控制、以及应用于手性天然产物和药物的高效不对称合成将成为新的研究热点.     

金属催化的不对称氢化反应研究进展与展望

手性过渡金属络合物催化的不对称氢化反应是合成光学活性化合物的重要方法. 本文从手性配体及手性催化剂、不对称催化新反应、新方法和新策略三个方面简要评述新世纪以来过渡金属催化的不对称氢化反应研究领域的新进展. 从新世纪初至今, 手性单磷配体得到了复兴, 出现了如MonoPhos、SiPhos、DpenPhos等高效单齿亚磷酰胺酯配体; 磷原子手性(P-手性)配体也得到了快速发展, 如BenzP*、ZhanPhos、TriFer等已成为新的高效手性双膦配体; 螺环骨架手性配体成为新世纪手性配体设计合成的亮点, 除了SiPhos、SIPHOX、SpinPHOX等高效手性螺环配体外, 手性螺环吡啶胺基磷配体SpiroPAP的铱催化剂成为目前最高效的分子催化剂. 不对称催化氢化新反应研究也取得了突破, 如非保护烯胺、杂芳环化合物及N-H亚胺的氢化等反应都实现了高对映选择性. 自组装手性催化剂、树枝状手性催化剂、铁磁性纳米负载的可回收手性催化剂, 以及“混合”配体手性催化剂等新方法和新策略也在不对称催化氢化反应中得到了应用. 然而, 手性过渡金属络合物催化的不对称氢化研究仍然充满挑战, 也期待新的突破.     

系列手性二齿配体在硫醚的不对称氧化反应中的应用

设计合成了系列手性二齿配体,并将它们与Ti(OPr-i)4生成的配合物用于催化硫醚的不对称氧化,考察了配体的结构对反应活性和对映选择性的影响,阐明了手性配体的构型与产物亚砜过量异构体构型间的关系.     

在不对称氮杂环丙烷化中双噁唑啉配位空间大小对对映选择性的影响

手性双噁唑啉是在不对称催化中广泛应用的一类重要的配体. 合成了一系列具有刚性骨架和不同配位空间的手性双噁唑啉配体, 并研究了在不对称氮杂环丙烷化反应中对对映选择性的影响, 结果表明通过调节配位空间的大小不仅可以改变对映选择性, 甚至还可以彻底改变对映面选择性. 研究结果还表明除通过改变配体手性中心的构型, 调节配体配位空间也可以改变催化剂的对映面选择性.     

金属催化硫醚的不对称氧化研究进展

手性金属络合物催化硫醚的不对称氧化是合成手性亚砜最有效的方法. 理性设计各种手性金属络合物催化剂应用于催化对映选择性氧化潜手性硫醚反应中, 近年来引起了化学家们较大的关注. 综述了各类手性金属络合物催化剂在硫醚不对称氧化中的应用.     

在水中由钼(VI)或钨(VI)吡啶醇络合物进行的顺丙烯膦酸的异相催化不对称环氧化

合成了手性吡啶醇二氧合钼(VI)及二氧合钨(VI)配合物,采用这两种配合物作为催化剂,实现了在水中对顺丙烯膦酸(CPPA)的催化不对称环氧化.这两种催化剂不溶于水,因此,这是一个发生在固液两相界面上的异相催化不对称环氧化反应.其中手性吡啶醇二氧合钼在0℃下的对映选择性ee值达到71%;加入相转移催化剂四正丁基溴化铵,催化剂的活性和对映选择性有显著提高,其中手性吡啶醇二氧合钨在50℃下ee值由54%提高到78%.手性吡啶醇二氧合钼和二氧合钨催化剂可以回收再使用.     

Chiral Manganese Aminopyridine Complexes: the Versatile Catalysts of Chemo‐ and Stereoselective Oxidations with H2O2

In the last decade, manganese(II) complexes with N‐donor tetradentate aminopyridine ligands emerged as efficient catalysts of enantioselective epoxidation of olefins and direct selective oxidation of C−H groups in complex organic molecules, with environmentally benign oxidant hydrogen peroxide. In this personal account, we summarize the progress of these catalysts with regard to ligands design, structure‐reactivity correlations, evaluation of the substrate scope, as well as mechanistic studies, shedding light on the nature of active sites and the mechanisms of selective oxygenations. Several practically promising catalytic syntheses with the aid of Mn aminopyridine catalysts are exemplified.     

Enzymatic-like mediated olefins epoxidation by molecular oxygen under mild conditions

Highly efficient epoxidation of olefins by molecular oxygen with catalytic amount of manganese meso-tetraphenylporphyrin (Mn(TPP)) at the ppm level were reported. The catalyst conferred high activity and selectivity for the olefins epoxidation under ambient temperature and atmospheric pressure. The turnover number (TON) of the catalyst could reach up to 700 million, which is comparable to enzyme catalysis.     

新型四氮锰配合物催化烯烃环氧化反应的研究

合成了一种新型四氮配体(1,3-bis(pyridin-2-ylmethyl)imidazolidine)及其相应的锰(MnⅡ)配合物,并将其应用于催化过氧乙酸氧化烯烃的环氧化反应中,考察了催化剂当量及氧化剂当量等一系列条件对反应结果的影响,并在优化条件下研究了各种底物的适用范围,最终取得了很好的化学选择性及85％～9...     

Olefin oxygenation by the hydroperoxide adduct of a nonheme manganese(IV) complex: epoxidations by a metallo-peracid produces gentle selective oxidations

The reactive intermediates and mechanisms of oxygenation of olefins by manganese complexes were investigated by treating olefins with newly synthesized [MnIV(Me2EBC)(OH)2](PF6)2 in the presence and absence of peroxide and by studying its catalytic epoxidation reaction in normal aqueous solution and, individually, with isotopically labeled H218O, 18O2, and H218O2. The manganese oxo species is not the reactive intermediate for the oxygen transfer process mediated by this manganese complex. A novel manganese(IV) peroxide intermediate, MnIV(Me2EBC)(O)(OOH)+, was captured by mass spectrometry and is proposed as the intermediate that oxygenates olefins in this catalytic system.     

New highly asymmetric Henry reaction catalyzed by Cu(II) and a C(1)-symmetric aminopyridine ligand, and its application to the synthesis of miconazole

A new catalytic asymmetric Henry reaction has been developed that uses a C(1)-symmetric chiral aminopyridine ligand derived from camphor and picolylamine. A variety of aromatic, heteroaromatic, aliphatic, and unsaturated aldehydes react with nitromethane and other nitroalkanes in the presence of DIPEA (1.0 equiv), Cu(OAc)(2)*H(2)O (5 mol %), and an aminopyridine ligand (5 mol %) to give the expected products in high yields (up to 99 %), moderate-to-good diastereoselectivites (up to 82:18), and excellent enantioselectivities (up to 98 %). The reaction is air-tolerant and has been used in the synthesis of the antifungal agent miconazole.     

高分散费—托合成铁／活性炭催化剂的研究：Ⅴ.锰的助剂作用

使用原位穆斯堡尔谱和微型反应器考察了物相、锰含量和制备方法对Fe-Mn/AC催化剂F-T反应性的影响,并讨论了Fe-Mn/AC催化剂的表面结构及其与F-T反应性的关系。对于Fe-Mn/AC催化剂,将铁还原到金属态时具有很高的活性和对气态烯烃和高碳烃的选择性,锰含量对催化剂的活性和选择性影响不大;影响催化剂选择性的主要是受制备制约的铁-锰在活性炭载体表面的结构形态,对此我们提出了模型,只有当铁-锰处于高分散状态,作为助剂锰才能改善催化剂对气态烯烃和高碳烃的选择性,否则锰反而起不利的作用。     

A highly efficient non-heme manganese complex in oxygenation reactions

A non-heme manganese(II) complex shows a high catalytic activity in the epoxidation of olefins by iodosyl benzene and in the oxidation of olefins, alcohols and alkanes by peracetic acid; a mechanism involving metal-based oxidants is proposed for the oxidation reactions.     

Alkene epoxidation catalysed by binuclear manganese complexes

Binuclear manganese(II) complexes with macrocyclic ligands have been synthesized by template Schiff base condensation of diethylenetriamine and pentane-2,4-dione or 1,3-diphenyl-propane-1,3-dione. Catalytic epoxidation of simple olefins with hydrogen peroxide and t-BHP were studied using the above manganese complexes in the presence of a base. The influence of reaction temperature, the additive methanol and the cocatalyst had been investigated. The major products of the oxidations were the epoxides. The new manganese complexes showed significant catalytic activities for the epoxidation of alkenes using hydrogen peroxide as oxidant and ammonium acetate as cocatalyst.     

Enantioselective electrocatalytic epoxidation of olefins by chiral manganese Schiff-base complexes

Asymmetric electrocatalytic epoxidation of olefins has been achieved with chiral manganese Schiff-base complexes immobilized on a glassy carbon electrode surface using molecular dioxygen as oxidant. The electrocatalytic system gives moderate enantiomeric excess (ee) values (65–77%) for the epoxidation of cis-stilbene, trans-stilbene and styrene. Our results indicated that the catalyst turnover number is significantly improved when the manganese complexes are immobilized on the electrode surface, which can be attributed to the suppression of the formation of inactive manganese dimer when the active metal centres are attached to the polymer network.