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.     

第一过渡系金属手性双核催化剂和相应的非线性效应研究进展

第一过渡系金属(3d金属)手性双核配合物的研究已渗透到不对称催化、生物酶模拟、功能超分子材料、医药等众多领域,是当前非常具有吸引力和应用前景的研究热点.相比传统的单核金属有机催化剂,第一过渡系金属手性双核配合物因催化活性中心的增加以及双核间的协同作用,在许多对映选择性反应中表现出优异的性能.综述了近10年来,多种第一过渡系金属(V,Ti,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn)手性双核催化剂在不对称反应中研究进展,如不对称加成、动力学拆分、选择性氧化、不对称聚合等反应.同时,对基于同-或异-手性双核配合物的非线性效应研究近况进行了简单的探讨.     

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.     

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.     

手性席夫碱及其金属配合物作为手性催化剂的某些应用

简要介绍和评述了近15年来手性Schiff碱及其金属配合物作为手性催化剂, 在不对称氢化、不对称氢转移、不对称氢硅化、不对称硅氰化和不对称氢氰化等反应中的应用研究进展.     

聚合物负载的手性催化剂和手性试剂的合成及应用

近年来,用聚合物负载的手性催化剂和手性试剂完成的不对称合成反应主要集中在潜手性酮的不对称还原反应;烯烃的不对称双羟基化反应;烯烃的不对称环氧化反应;不对称Diels-Alder反应和饱和碳原子上的不对称取代反应.就近十年来聚合物负载手性催化剂和手性试剂的合成及应用进行了讨论.     

修饰型多相手性催化剂在不对称合成中的应用

本文评述了修饰型多相手性催化剂在不对称合成中的应用。按照不同的制备方法及催化反应对一些多相催化体系进行了归类总结, 包括过渡金属手性配合物的固相化、修饰型手性固体催化剂、手性分子筛及嵌入型粘土手性催化剂。对酒石酸及金鸡纳碱修饰型金属催化剂的反应机理也进行了探讨。     

铑和手性螺环磷酸协同催化α-芳基重氮酮对醇的O-H键的不对称插入反应

过渡金属催化卡宾对O-H键的不对称插入反应是合成手性醇及其衍生物的直接方法.近年来,人们发展了多种手性催化剂实现了重氮酯衍生的金属卡宾对醇、酚、羧酸甚至水的O-H键的高对映选择性插入反应,但是重氮酮作为卡宾前体的不对称O-H键插入反应鲜有成功的例子.以非手性双铑络合物和手性螺环磷酸组成的协同催化体系,首次实现了α-重氮酮对醇的O-H键的不对称插入反应,获得了较高的收率和高达95%ee的对映选择性.反应为手性α-烷氧基酮这类重要手性化合物提供了高效的合成方法.还通过密度泛函理论计算,对反应机理进行了初步研究,发现水很可能参与了手性磷酸促进的烯醇中间体质子转移过程.     

C2型轴对称手性双恶唑啉的合成及其应用研究

本文综述了手性双恶唑啉的合成及其金属配合物作为手性催化剂在催化不对称反应中的应用研究进展。     

过渡金属催化不对称C—H硼化反应研究进展

过渡金属催化不对称C—H硼化反应是构建手性有机硼化合物最为有效的策略之一,具有原子和步骤经济性,在合成化学、药物化学和材料学等领域受到广泛关注.新型手性配体的设计与合成是过渡金属催化不对称C—H硼化反应成功的关键,根据手性配体的设计和发展过程,对近年来实现的过渡金属催化不对称C(sp2)—H和C(sp3)—H硼化反应的研究进展进行综述.     

聚合物负载的手性催化剂和手性试剂和合成及应用

近年来,用聚合物负载的手性催化剂和手性试剂完成的不对称合成反应主要集中在潜手性酮的不对称还原反应;烯烃的不对称双羟基化反应;烯烃的不对称环氧化反应;不对称Ｄｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ反应和饱和碳原子上的不对称取代反应。就近十年来聚合物负载手性催化剂和手性试剂的合成及应用进行了讨论。     

过渡金属催化不对称C-H键官能团化反应构建轴手性联芳基化合物研究进展

在手性分子中,轴手性化合物占据着非常重要的地位.从原子和步骤经济性方面考虑,利用不对称碳-氢官能团化反应构建轴手性化合物是最简洁高效的方法.随着过渡金属催化的不对称碳-氢键官能团化领域的逐步发展,利用该策略来构建轴手性联芳基化合物的研究成果也不断涌现.本文综述了通过过渡金属钯、铑和铱催化的不对称碳-氢键官能团化反应合成轴手性联芳基化合物的最新进展.此外,还介绍了利用这些方法合成多种轴手性配体及其催化的不对称反应,以及这些方法在天然产物合成中的应用.     

手性催化剂在不对称羰基ene反应中的应用

手性高烯丙基醇类化合物是一类非常重要的有机合成中间体,被广泛应用于药物分子和天然产物的合成中,不对称羰基ene反应是构建此类化合物最有效的方法之一,近年来已经取得了巨大进展。目前,在不对称羰基ene反应中的手性催化剂主要有如Mg、Ca、Sc、Ti、Co、Ni、Cu、Rh、Pd、Pt等金属与手性配体络合形成的配合物,以及一些手性有机小分子,大部分都取得了较好的催化活性与对映选择性。本文就此评述了各类手性催化剂在不对称羰基ene反应中的应用,不对称诱导反应的机理,以及催化剂分子结构及反应条件对催化活性和对映选择性的影响。     

过渡金属与有机小分子协同催化的不对称烯丙基取代反应研究进展

过渡金属催化是现代有机合成化学中精准构建化学键最重要的工具之一.有机小分子催化是21世纪初开始蓬勃发展的一个新兴研究领域.两者在不对称烯丙基化反应中的完美结合有意义地解决了该领域亲核试剂的普适性、立体选择性控制等挑战性问题.本文综述了过渡金属与有机小分子协同催化的不对称烯丙基化反应研究进展.按照不同的手性控制方式（过渡金属催化剂控制手性、有机小分子催化剂控制手性以及两者共同控制手性）对这些反应进行了梳理和总结,同时对代表性反应的机理以及该领域仍然存在的问题与未来发展进行了简单阐述.     

Trost氮杂半冠醚手性配体在不对称催化反应中的应用

双功能手性金属络合物催化的不对称反应是目前有机化学研究的热点之一。本文综述了氮杂半冠醚手性配体与金属有机试剂络合的双金属催化剂,在催化不对称aldol反应、不对称Henry反应、不对称Michael反应、不对称Mannich反应、不对称Friedel-Crafts烷基化反应、不对称炔基化反应、不对称硅氰化反应、共聚反应、去对称化反应以及不对称Nozaki-Hiyama烯丙基化反应体系中的应用进展,重点介绍了不同催化体系对催化剂和反应底物之间立体效应和电子效应的影响,总结了控制反应立体选择性的规律以及有关催化反应的机理。     

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.     

C2型轴对称手性双噁唑啉的合成及其应用研究

本文综述了手性双恶唑啉的合成及其金属配合物作为手性催化剂在催化不对称反应中的应用研究进展。     

手性二烯作为“配体”的无金属不对称氢化反应

不对称催化氢化反应通常需要过渡金属参与,直到最近几年"Frustrated Lewis Pairs(FLPs)"概念的提出及其能够实现氢气活化,为发展无金属参与的不对称氢化反应提供了机遇.但由于光学纯的FLP催化剂难以制备,目前其在不对称催化氢化反应中的应用非常少,发展高对映选择性的非金属催化的氢化反应仍十分具有挑战性.中国科学院化学研究所杜海峰等基于手性烯烃作为"酉己体"的新策略,利用烯烃的原位硼氢化反应,发展了新颖的手性FLP     

不对称反应的对映体过量值预测

建立了手性催化剂结构与反应产物对映体过量值的定量结构-活性相关性模型, 以辅助苯乙酮不对称氢转移反应的催化剂筛选. 手性催化剂由手性氨醇配体与金属络合物合成, 故采用构象独立手性指数或构象依赖手性指数描述手性氨醇配体, 采用指示变量区分金属络合物, 然后合并2个指数来描述手性催化剂. 通过遗传算法进行变量选择, 采用随机森林法建立数学模型以预测对映体过量值, 测试集的相关系数R²=0.769, 整个数据集的OOB(Out-of-bag)交叉验证结果为R²=0.785.     

磷亲核试剂对缺电子烯烃不对称共轭加成反应的进展

手性膦化合物在不对称催化、药物、材料等领域有着广泛的用途.手性膦可作为配体与金属配位或作为有机催化剂用来催化合成光学活性化合物.含膦亲核试剂对缺电子烯烃的不对称共轭加成反应可以用来直接构建手性膦化合物.总结了该领域近年来的主要研究进展,介绍了几类重要的过渡金属催化剂以及小分子催化剂促进的缺电子烯烃的不对称氢膦化反应.