手性稀土配合物催化的亚膦酸酯对醛的不对称加成（Pudovik）反应研究

手性稀土配合物催化的亚膦酸酯对醛的不对称加成（Ｐｕｄｏｖｉｋ）反应研究钱长涛黄太生（中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学开放实验室上海２０００３２）关键词对映选择性加成Ｐｕｄｏｖｉｋ反应手性镧配合物α－羟基膦酸酯分类号Ｏ６４３．３２光学纯的α－羟...     

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.     

手性卟啉-尼古丁化合物及其Mn（Ⅲ）配合物的合成

手性卟啉-尼古丁化合物及其Mn（Ⅲ）配合物的合成     

四面体手性配合物催化二乙基锌对苯甲醛的不对称加成反应

利用手性相转移催化剂(氯化苄基莘可宁)诱导合成了具有光学活性的炔桥钴钼双金属异核配合物, 并实现了此配合物中手性四面体骨架催化二乙基锌与苯甲醛加成反应的不对称诱导, 从而证实了四面体骨架手性对催化反应的不对称诱导作用.     

手性金属Salen配合物在不对称催化中的应用*

手性Salen金属配合物已在不对称催化中得到了广泛的应用。本文主要介绍了可溶性的手性金属Salen配合物在不对称催化反应中的应用以及手性金属Salen配合物固载化研究取得的进展。     

金鸡纳碱季铵盐促进的CO_2与环氧化合物的不对称环加成反应

 开发了钴配合物/金鸡纳碱季铵盐催化剂体系用于催化 CO2 与环氧化合物的不对称环加成反应, 考察了催化剂和助催化剂中阴离子对反应的影响. 结果表明, 该反应可在 667 kPa CO2 压力和室温下进行. 催化剂中不同阴离子的活性次序为 2-硝基苯氧基 > 2,4,6-三硝基苯氧基 > NO3? > OAc? > 三氟乙酸根 ≈ B ? > Cl? >对甲苯磺酸根. 当助催化剂阴离子为 Cl?时反应的 ee 值较高, 而为 Br? 时反应速度较快. 当以 (S,S)-1,2-环己二胺缩 (N,N-双 (3,5-二-叔丁基水杨醛) 钴 (III) 乙酸盐 ((S,S)-A) 结合 N,O-二苄基氯化奎宁 (1a) 作助催化剂时, 得到了 ee 值为 73% 的手性丙烯环碳酸酯.     

钴联吡啶配合物在硅电极表面高效光电催化二氧化碳还原反应（英文）

光驱动二氧化碳还原实现可再生能源转化近年来引起普遍关注.利用小分子金属配合物电催化剂和吸光半导体材料构建的光电催化体系兼具电催化剂的高选择性和光电极的高光电转化效率等优点,在能源催化领域的应用日益广泛.已有将贵金属配合物催化剂用于光电催化二氧化碳还原的研究报道,但催化剂成本较高且制备方法不简便,在规模化实际应用中受到局限.基于早期的研究报道,我们发现非贵金属多联吡啶铁钴镍配合物在乙腈电解质中能高选择性电催化还原二氧化碳.结合半导体材料的特异性电荷分离性能从而将光能高效转化为电能驱动催化反应进行,我们选择廉价且易于制备的多联吡啶钴配合物催化剂,利用半导体硅晶片光电极,实现了均相体系二氧化碳的高效光电催化还原.我们采用电化学循环伏安法和恒电位电解法分别研究了催化剂在干燥和加水电解质环境中的催化还原行为,并且进一步研究了微量质子源的加入对半导体界面催化过程的影响,从而提出一种能改善半导体光电催化体系选择性的新方法.首先我们构建了电化学三电极体系,研究了在暗环境下三联吡啶钴和二联吡啶钴这两种配合物催化还原二氧化碳的电流密度和电解产物分布情况.由循环伏安曲线发现,这两种配合物都有两组催化还原峰,第二个基于吡啶配体还原的峰具有明显的催化特性.少量水的加入能进一步增加催化电流强度,而三联吡啶钴配合物的催化增强效果更加显著.在变扫速条件下将电流密度对扫速平方根进行归一化处理,发现无论在干燥环境还是少量加水环境下,两种催化剂的归一化电流密度均随扫速降低而明显增强,证明了催化剂具有电催化特性.推测水的催化增强作用可能与质子化电催化过程活性中间体有关.恒电位电解结果说明电催化产物以一氧化碳为主.基于上述研究,我们构建了光电化学三电极体系,以单晶硅片为工作电极,研究了在光照环境下这两种配合物催化还原二氧化碳的电流密度和电解产物分布情况.研究发现,催化剂对二氧化碳仍具有催化活性,光电压为400 m V.不同于硅线电极加水导致产氢,改用少量甲醇做质子源后,光电流强度进一步增强,竞争性产氢受到了抑制,从而使一氧化碳的法拉第效率得到显著提高,分别优化为94%和83%,并且光电流在14h内保持稳定.推测甲醇质子源的催化增强作用可能是与改变光电极液接界面传质动力学过程有关.     

手性金属配合物催化的前手性羰基化合物的不对称硅氢化反应研究进展

评述了近年来手性金属配合物催化的前手性羰基化合物的不对称硅氢化反应研究进展。     

手性双氮氧/金属配合物催化叶立德不对称反应的研究进展

叶立德作为内盐分子,活性高、种类和反应类型多样,极具吸引力,是合成含杂原子化合物的重要工具.另一方面,冯氏手性双氮氧配体作为优势配体,结构高度可调,与主族、过渡金属和稀土金属等形成配合物已催化众多不对称反应.本文介绍了手性双氮氧/金属配合物作为路易斯酸催化剂、与过渡金属或光敏试剂组合催化等方式,实现硫叶立德、氮叶立德和碘叶立德的不对称转化,涉及不对称加成、环化、重排、串联等,并重点关注关键的反应过程和手性诱导机理.最后,展望了手性双氮氧/金属配合物催化叶立德不对称反应的挑战和前景.     

手性Salen Mn(Ⅲ)配合物催化NaOCl不对称环氧化苯乙烯反应

手性Salen Mn(Ⅲ)配合物催化NaOCl不对称环氧化苯乙烯反应;不对称环氧化;Salen Mn(Ⅲ)配合物;苯乙烯;NaOCl     

基于TiO2的绿色多相催化剂催化CO2与环氧化合物偶联反应

金属离子掺杂纳米TiO2(M-TiO2,M=Zn2+,Cu2+,Co2+,Mn2+,Ni2+)在CO2与环氧化合物的偶联反应中表现出较高的催化活性.反应以四正丁基碘化铵(TBAI)为共催化剂,在无溶剂条件下进行.考察了反应温度、反应时间和CO2压力在Zn-TiO2/TBAI体系中对反应性能的影响.作为无毒的多相催化剂,Zn-TiO2可循环使用5次,其催化活性没有明显降低.     

非金属催化剂在催化环氧化物和CO2合成环状碳酸酯中的研究进展

随着科学技术的进步和工业化的发展,大量化石燃料被消耗,大气中二氧化碳浓度急剧增加,导致温室效应加剧,严重威胁到人类的生存和发展。基于可持续发展的思想,利用储量丰富且廉价的二氧化碳作为 C1资源替代有毒的气体(如一氧化碳和光气等)制备具有广泛应用的环状碳酸酯,不仅满足“绿色化学”的要求,而且符合“原子经济性”的原则。迄今为止,大量用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的催化剂,包括均相催化剂(如金属卤化物、有机碱、离子液体和金属配合物),多相催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂、有机聚合物、金属有机框架材料和碳材料等)被报道。其中金属催化剂占主导地位,大多表现出优异的催化活性。然而,目前可供开采的金属矿越来越少,大多数金属的回收再利用率较低,重金属污染日趋严重。因此,开发新型、廉价、绿色、高效、循环性和稳定性好的非金属催化剂具有重要意义。
　　本文主要介绍了近3年以来用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的非金属催化剂,主要包括有机碱、离子液体、固载型催化剂、有机聚合物和碳材料等。概括了不同种类催化剂的设计思想及其催化反应机理,重点阐述了分子内以及分子间各种功能基团的协同作用对环加成反应的影响。通过比较发现,具有“C–N=C”结构的有机碱活性相对较高,氢键给体和亲核物质都能与有机碱协同作用提高其催化活性;传统离子液体的活性一般不理想,氢键给体如羟基和羧基的引入有利于促进环加成反应,且多阳离子和多氢键给体功能化的离子液体表现出更高的催化活性;负载型催化剂中,载体和活性组分之间的协同作用有利于加速环加成反应的进行,多种功能基团负载和以共价键方式多层固载能更好地提高催化剂稳定性和催化活性;利用非烯烃化合物制得的活性组分位于主链的多孔有机聚合物,催化活性和稳定性大多高于活性组分位于侧链的烯烃聚合物;碳材料催化剂中,引入不饱和的 N物种(如伯胺和吡啶氮),有利于 CO2的吸附和活化,能促进环加成反应。此外,利用密度泛函的方法,计算模拟催化反应过程,能更好地揭示反应机理,并为设计和制备高效的催化剂提供理论指导。
　　该领域目前面临的重要挑战是研发可以同时实现二氧化碳捕获和转化的新型、环保和高效非金属催化剂,终极目标是利用多孔催化材料在常温和常压下直接捕获工业废气中的二氧化碳,并利用捕获的二氧化碳实现环状碳酸酯的连续生产。基于协同催化的设计思想,利用多种基团功能化的策略合成高效吸附和活化二氧化碳以及开环活化环氧化物的非金属催化剂,有望实现上述目标。     

Cycloaddition of CO2 to epoxides catalyzed by polyaniline salts

The catalytic activity of polyaniline-HX (X=I, Br, Cl) (PANI-HI, PANI-HBr, PANI-HCl) for the cycloaddition of CO2 to propylene oxide (PO) to produce propylene carbonate (PC) was studied for the first time. It was shown that all the PANI salts were active for the reaction, and PANI-HI was most active and selective. On the basis of the preliminary results, the effect of the reaction conditions on the cycloadditions of CO2 to propylene oxide and epichlorohydrin was further investigated by using PANI-HI as the catalyst. The results indicated that the optimized temperature was around 115 degrees C. The maxima occurred in yield versus pressure curves at about 5 MPa for both substrates. Complete conversion was achieved in 3 h for epichlorohydrin and 6 h for propylene oxide at 115 degrees C and 5 MPa. With propylene oxide as the substrate, the reusability of PANI-HI was evaluated and no loss of catalytic activity was detectable after the catalyst had been reused five times. The catalyst was characterized by thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM), which provided further evidence for the high stability of the catalyst. We believe that the catalyst has great potential for industrial applications because it has some unusual advantages, such as its easy preparation, high activity, selectivity, stability, low cost, and simple separation from products.     

Chiral Organocatalysts in Enantioselective CO2 Utilization Reactions

The development of efficient CO₂ utilization reactions has gained a significant amount of attention in recent years. Although transformations of CO₂ to produce basic chemicals have been extensively investigated, the development of catalytic enantioselective CO₂ utilization reactions for the preparation of fine chemicals remains limited at this stage. Several excellent methods for catalytic enantioselective CO₂ utilization using chiral metal complex catalysts have been reported. Many researchers have also focused on developing organocatalyzed approaches to enantioselective CO₂ utilization, and several excellent examples have appeared in recent years. Herein, recent advances in catalytic enantioselective CO₂ utilization reactions using chiral organocatalysts are reviewed to provide a forecast for organocatalyzed enantioselective CO₂ utilization research.     

Salen-complex-mediated formation of cyclic carbonates by cycloaddition of CO2 to epoxides

Metal complexes of salen ligands are an important class of compounds, and they have been widely studied in the past. Among their successful catalytic applications, the synthesis of cyclic carbonates by the coupling reaction of epoxides with CO(2) has received increased attention; this is mostly due to the importance of using a greenhouse gas as a feedstock for the synthesis of useful molecules. Herein the most relevant past and present research surrounding this topic is presented.     

Kinetic resolution of racemic epoxides using a chiral diamine catalyst

The kinetic resolution of a variety of racemic epoxides has been performed using a chiral bicyclic diamine ligand. Using 5 mol % of catalyst very high selectivity could be achieved; both epoxide and the corresponding allylic alcohol could be obtained in up to 99% ee.     

乙腈体系中咪唑溴盐和电制镁盐协同促进环氧化物与 CO2羧化反应合成环状碳酸酯

CO2是一种储量丰富且廉价易得的可再生 C1资源.以 CO2为原料的羧化反应可将 CO2高效转化成羧酸及其衍生物等高附加值化学品.例如, CO2和环氧化物反应生成环状碳酸酯属于“原子经济”反应,是有效利用 CO2的方法之一,其产物环状碳酸酯广泛用于极性有机溶剂、电池电解液和化妆品等.由于 CO2化学性质非常稳定,不易活化,制备环状碳酸酯的传统方法是以金属卤化物或金属配合物为催化剂在高温高压下进行反应.因此,开发出操作简便且能耗低的绿色技术用于合成环状碳酸酯面临巨大挑战.
　　最近研究表明,电催化技术可使环氧化物和 CO2在温和条件下转化为环状碳酸酯.已报道的电催化反应研究重点都是如何通过多相或均相电催化还原 CO2的方式使环氧化物能够在温和条件下进行羧化反应.然而, CO2电还原生成的 CO2?-自由基非常活泼,在其扩散到溶液中与环氧化物反应之前易在电极上直接转化为 CO和碳酸盐等副产物,从而导致羧化反应较低的电流效率.
　　 Ema课题组报道环氧化物与 CO2羧化反应经历三个步骤,即开环反应、CO2插入反应和闭环反应,其中开环反应活化能最大,是羧化反应决速步骤.与已报道的电催化途径不同,本文通过建立一个由电化学反应和羧化反应组成的催化反应体系,旨在通过降低开环反应活化能来促进环氧化物羧化反应.在电化学反应过程中,由牺牲阳极提供羧化反应必需的路易斯酸,即电制镁盐;在羧化反应过程中,通过电制镁盐和咪唑溴盐的协同作用实现环氧化物和 CO2在温和条件下高效率地转化为环状碳酸酯.
　　实验首先选取环氧苯乙烷为反应原料,考察了电制镁盐、共催化剂的阳离子以及羧化反应温度对目标产物产率的影响.如果羧化反应过程中没有镁盐或直接用等量溴化镁代替电制镁盐,羧化产率仅为5.4%和35.5%,而电制镁盐条件下羧化反应产率高达90.7%,表明电制镁盐作为路易斯酸催化剂对提高羧化反应产率是必不可少的.比较了在 N2和 CO2气氛中分别电解制备得到的镁盐的催化性能. N2气氛中电制镁盐更高的催化性能可能与溶剂乙腈或支持电解质的阳离子在阴极发生电还原生成的物质有关.该电还原产物可部分代替溴离子与电制镁盐配对,由于其体积更大,一定程度上提高了电制镁盐的亲电性,有利于羧化反应进行.如果用四丁基溴化铵代替咪唑溴盐作为共催化剂,羧化反应产率从90.7%降为65.5%.羧化反应过程中溴离子对电制镁盐的配对能力受共催化剂阳离子静电引力的牵制而减弱,共催化剂的阳离子对溴离子的静电引力越强,溴离子对电制镁盐亲电性的影响就越弱.前期研究成果表明,在乙腈溶液中咪唑阳离子对阴离子的静电引力明显强于季铵阳离子,由此可认为当咪唑溴盐作为共催化剂时提高了电制镁盐的亲电性,促进了环氧化物的开环反应.提高羧化反应温度虽然可以降低环氧化物开环反应的活化能,但也会降低 CO2在乙腈溶液中的溶解度,50°C反应较为合适.在最优反应条件下考察了该催化体系对其他环氧化物羧化反应的普适性,所得环状碳酸酯产率为48.3%–90.7%.     

含桥式硫原子双酚盐配体的有机铋配合物的合成及其对CO2和环氧丙烷环加成反应催化性能的研究

合成分析了含有桥式硫原子二酚盐配体的新型有机铋配合物,并发现它们在亲核试剂(I-)存在下对CO2和环氧丙烷环加成反应合成碳酸丙烯酯表现出很高的催化活性和选择性.     

(Salen)Ti(IV) complex catalyzed asymmetric ring-opening of epoxides using dithiophosphorus acid as the nucleophile

A series of chiral bis-Schiff bases were synthesized starting from (1R,2R)-(+)-diaminocyclohexane, (+)-cis-1,2,2-trimethyl-1,3-diaminocyclopentane, (R)-2,2^′-diamino-1,1^′-binaphthalene, and (1S,2S)-diphenyl-1,2-ethanediamine. The enantioselective ring-opening of meso epoxides with dithiophosphorus acids catalyzed by a (salen)Ti(IV) complex formed in situ upon the treatment of Ti(OPr-i)₄ and the aforementioned chiral Schiff base was realized. The resulting products were obtained with low to good enantioselectivities (up to 73% ee). The (salen)Ti(IV) complex containing the backbone of 1,2-diaminocyclohexane exhibited the best enantioselectivity. The substituents in dithiophosphorus acids and those on the salen aromatic ring have a significant influence on the reaction. Moderate enantioselectivity were obtained for the (salen)Ti(IV) complex catalyzed ring-opening of racemic monosubstituted epoxides. High regioselectivity was observed for the alkyl substituted epoxides, whereas poor regioselectivity was obtained for the aryl substituted ones.     

Chiral bis(2-oxazolinyl)xanthene (xabox)/transition-metal complexes catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition reactions and Diels-Alder reactions

A series of chiral 4,5-bis(2-oxazolinyl)-(2,7-di-tert-butyl-9,9-dimethyl)-9H-xanthenes (xabox) and their transition-metal complexes were synthesized. The X-ray analysis of xabox-RhCl₃ complex shows a unique facial type structure. Xabox-Bn-Mn(II) and xabox-Bn-Mg(II) complexes were found to be efficient catalysts in nitrone 1,3-dipolar cycloaddition (1,3-D.C.) reaction resulting in good to excellent enantioselectivities ranging from 96:4 to >99:1of endo/exo ratio and 91-96% ee for the endo adduct. The correlation between enantiomeric excess of the ligand and the product in the nitrone 1,3-D.C. reaction shows a clear linear relationship, which suggests xabox-metal catalyst worked as a single molecular catalyst. In addition, xabox-i-Pr-Mn(II) complex was also found to be an active catalyst for Diels-Alder (D-A) reaction of acryloyloxazolidinone and cyclopentadiene affording the corresponding cycloadduct in quantitative yield along with 82% ee and 98:2 endo/exo ratio.