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.     

手性螺环配体及催化剂在不对称催化反应中的应用研究进展

金属参与的不对称催化反应是制备光学活性化合物的重要途径之一,其中新型手性配体的设计合成一直是不对称催化领域中十分关键且富有挑战性的课题.从20世纪90年代末开始,化学家们尝试在手性配体中引入螺环结构,创造性地发展了螺[4.4]壬烷骨架、螺双二氢茚骨架、螺[4.4]壬二烯骨架和螺二色满骨架等手性螺环单齿配体,多齿配体及其催化剂,并成功应用于不对称催化氢化、不对称碳碳键形成或碳杂键形成等不对称转化反应中,合成了众多富有价值的手性产品,有力地推动了不对称催化反应的工业应用化进程.本文综合评述了手性螺环配体的早期发现、发展历程以及近期的研究成果,介绍了螺环配体在药物及天然产物中的应用研究进展,并对手性螺环结构的小分子催化剂的研究进展进行叙述和说明.     

从碳中心到硅中心:手性螺环双膦配体研究的发展

手性螺环配体和催化剂已被公认是一类优势手性配体和催化剂。手性螺环配体的相关研究，促进了不对称催化领域的发展。根据螺环骨架类型进行分类，分别讨论具有螺[4.4]壬烷骨架、螺二氢茚骨架、螺[4.4]壬二烯骨架以及螺二色烷骨架的手性螺环双膦配体的合成及在不对称催化反应中的应用，为今后发展新的不对称催化体系提供了重要参考。     

非对称杂化的手性膦-亚磷酰胺酯配体在不对称催化反应中的应用进展

非对称杂化的手性膦-亚磷酰胺酯配体因其合成简便、易于调控、结构稳定等优点,被广泛应用于不对称催化反应中,如:不对称氢化、不对称氢甲酰化、不对称烯丙基烷基化、不对称氢膦酰化、不对称[3+2]-环加成、不对称1,4-加成和1,4-还原反应等.综述了手性膦-亚磷酰胺酯配体的种类、合成及其在不对称催化反应中的应用.     

新型手性螺环双酚的合成及其拆分研究

含手性配体的过渡金属络合物是不对称催化反应中的一类重要催化剂,手性配体的设计合成是不对称催化研究的关键,我们实验室一直致力于新型手性配体骨架结构的设计合成.最近,我们报道了一类螺二氢茚手性骨架结构,发现含螺二氢茚骨架的手性单膦和双膦配体在不对称催化氢化等反应中具有极高的催化活性和对映选择性.为了研究另一类手性螺环骨架结构--螺二芴,我们设计合成了螺环双酚1.在螺环双酚化合物1的合成中,我们采用了连续关环的策略,这不仅克服了构筑螺二芴结构经典方法产率底的弊端[1],而且也使得合成路线大为缩短.接着,我们对螺环双酚1进行了拆分研究,发现酒石酸二酰胺可以选择性地与螺环双酚1的一个对映异构体形成包结络合物[2].通过包结络合物的单晶结构分析,我们还对拆分机制进行了初步探讨.对映体纯螺环双酚化合物1的合成为研究以螺二芴为骨架的手性配体奠定了的基础,有关这类配体的合成及其在不对称催化反应中的应用研究正在进行中.     

碳水化合物含磷配体在不对称催化中的应用*

糖类化合物价廉易得,具有天然手性结构,糖环上的多个羟基经过修饰,可以连接多种官能团。近年来手性糖类化合物的合成与应用研究引起了人们的广泛关注,尤其是在不对称合成和催化中的应用研究已成为有机化学中非常活跃的领域。碳水化合物含磷手性配体在不对称催化反应中的应用研究进展十分迅速,本文综述了近年来碳水化合物含磷手性配体与金属形成络合物作为催化剂,在不对称催化氢化、不对称烯丙位取代和不对称氢甲酰化等反应中的研究进展。     

手性螺环单磷配体在不对称氢甲酰化反应中的应用

为了进一步拓展具有螺二氢茚骨架的亚磷酸酰胺酯、亚磷酸酯、亚膦酸酯等手性螺环单磷配体在不对称反应中的应用范围, 研究了手性螺环单磷配体在铑催化苯乙烯衍生物的氢甲酰化反应中的选择性.     

平面手性二茂铁的合成及其在不对称催化反应中应用 的最新进展

平面手性二茂铁由于其独特的立体结构和电子效应,在不对称催化反应中已成为一类优良的手性配体。合成高光学纯度的平面手性二茂铁已受到高度重视,将成为设计、合成手性配体研究以及应用中的热点之一。本文综述了近年来其合成方法及其在不对称催化反应中应用研究的进展。     

[2.2]对环芳烷类平面手性配体在不对称催化反应中的应用

[2.2]对环芳烷类平面手性配体在不对称催化反应中的应用近年来引起化学家 们的较大关注。综述了这类手性配体在不对称催化反应中的应用。     

P-手性膦配体促进的手性药物高效合成

发展高效实用的不对称催化反应对手性药物的简洁合成具有重要的意义,而手性配体和催化剂对于发展高效的不对称催化反应尤为关键.综述了基于苯并氧杂膦烷结构的P-手性单膦和双膦配体的设计理念以及它们在手性药物合成中的应用.这类配体具有P-手性、刚性,大位阻和富电子等结构特征,物理化学性质稳定,并且易于衍生化,在过渡金属催化的不对称氢化、偶联、环化和加成反应中表现出优异的催化性能.这些不对称催化反应的发展促进了一系列重要药物分子的高效不对称合成.     

Making Spiroketal‐based Diphosphine (SKP) Ligands via a Catalytic Asymmetric Approach

The spiro concept for chiral ligand design represents an important contribution to the area of asymmetric catalysis. Due to the considerable difficulties in the construction of enantiopure all‐carbon spiro backbones, the development of catalytic asymmetric synthesis of chiral spiro structures via short steps is highly valuable. Herein we present our studies on the catalytic asymmetric synthesis of aromatic spiroketals and the corresponding diphosphine (SKP) ligands.     

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.     

Spiro Skeletons: A Class of Privileged Structure for Chiral Ligand Design

This Focus Review highlights the exciting results obtained in the area of asymmetric catalysis using spirobiindane‐ or spirobifluorene‐based chiral ligands. The spiro, mono, and bidentate ligands have been successfully applied in a wide range of transition‐metal‐catalyzed asymmetric reactions, including hydrogenations, carbon–carbon and carbon–heteroatom coupling reactions, with superior or comparable enantioselectivities to those obtained by using the related ligands bearing other backbones, thus proving that the spiro skeleton is a type of privileged structure for chiral ligand design. It is expected that the spiro concept for chiral ligand design will stimulate the future efforts to understand the features that account for their broad applicability and to apply this understanding to seek new privileged chiral ligands and catalysts.     

Synthesis of New Chiral Phosphine Ligands and Their Application in Asymmetric Hydrogenation of Ketones

The design of new chiral ligands is the key in the development of transition metal catalyzed asymmetric synthesis. Many chiral diphosphine ligands have been prepared and applied in asymmetric catalytic reactions with excellent enantioselectivities. Among the chiral diphosphine ligands that have been reported, the atropisomeric C2-symmetric phosphines with a biaryl scaffold initiated by Noyori and co-workers with BINAP were found to have the widest application in the transition metal catalyze…     

Enantioselective Iron‐Catalyzed Intramolecular Cyclopropanation Reactions

An iron‐catalyzed asymmetric intramolecular cyclopropanation was realized in high yields and excellent enantioselectivity (up to 97 % ee) by using the iron complexes of chiral spiro‐bisoxazoline ligands as catalysts. The superiority of iron catalysts exhibited in this reaction demonstrated the potential abilities of this sustainable metal in asymmetric carbenoid transformation reactions.     

Synthesis of 3,3‐Disubstituted Oxindoles by Palladium‐Catalyzed Asymmetric Intramolecular α‐Arylation of Amides: Reaction Development and Mechanistic Studies

Palladium complexes incorporating chiral N‐heterocyclic carbene (NHC) ligands catalyze the asymmetric intramolecular α‐arylation of amides producing 3,3‐disubstituted oxindoles. Comprehensive DFT studies have been performed to gain insight into the mechanism of this transformation. Oxidative addition is shown to be rate‐determining and reductive elimination to be enantioselectivity‐determining. The synthesis of seven new NHC ligands is detailed and their performance is compared. One of them, L8 , containing a tBu and a 1‐naphthyl group at the stereogenic centre, proved superior and was very efficient in the asymmetric synthesis of fifteen new spiro‐oxindoles and three azaspiro‐oxindoles often in high yields (up to 99 %) and enantioselectivities (up to 97 % ee; ee=enantiomeric excess). Three palladacycle intermediates resulting from the oxidative addition of [Pd(NHC)] into the aryl halide bond were isolated and structurally characterized (X‐ray). Using these intermediates as catalysts showed alkene additives to play an important role in increasing turnover number and frequency.     

手性膦配体的合成及其在不对称催化反应中的应用研究进展

手性膦配体的合成及其在不对称催化反应中的应用一直是不对称有机合成和催 化研究中非常重要的研究领域，大量的单齿、双齿和多齿磷配体被合成出来并成功 地应用于不对称催化研究。综述了近十几年来手性磷配体的研究进展。     

过渡金属/磷配体催化不对称氢化反应研究进展

正手性过渡金属配合物催化的不对称氢化是合成手性药物、农药和精细化工中间体的重要方法.到目前为止,已经有一些过渡金属/配体配合物催化的不对称氢化反应得到工业化应用,典型的实例如孟山都公司采用手性双齿膦配体DIPAMP生产L     

新型手性环状胺膦配体的设计合成及在酮的不对称还原中的应用

新型手性配体的设计合成是不对称催化研究的重要内容,其中手性胺膦配体因同时含有"软"的磷原子和"硬"的氮原子而具有丰富的配位化学性能和优秀的不对称诱导能力.本文总结了本研究组最近设计合成的手性环状胺膦配体的制备、表征及其在铁催化酮的不对称还原中的应用.手性1,2-环己二胺与双(2-甲酰基苯基)苯基膦通过[2+2]环缩合反应能够顺利获得手性22元环的亚胺膦配体21,该配体经Na BH4还原后生成大环胺膦配体22.利用手性大环胺膦配体22与Fe3(CO)12原位生成的催化体系,能够高活性、高对映选择性地实现包括杂环芳香酮在内50多种酮的不对称转移氢化和不对称氢化反应,其S/C(底物与催化剂的摩尔比)最高可达5000:1,产物手性芳香醇的光学纯度高达99%ee.