化工工艺手性催化技术研究

化工工艺手性催化技术研究

【摘要】手性催化合在众多的领域中都会涉及到，并且发展极为迅速，手性催化相关的手性配体以及催化剂的种类繁多，手性催化反应工程以高催化效率、高选择为基础，投入工业生产应用当中。在今后的手性催化技术领域需要不断的扩大发展，众多的手性催化技术加入生产应用，才能使得学科发展更具有活力。进一步加强企业与学术直接的关系，拉近之间的距离，这也是推动学术进一步研究发展的动力。本文对化工工艺手性催化技术进行简要的分析。【关键词】化工手性催化技术方法问题

手性催化合在众多的领域中都会涉及到，并且发展极为迅速，手性催化相关的手性配体以及催化剂的种类繁多，手性催化反应工程以高催化效率、高选择为基础，投入工业生产应用当中。在今后的手性催化技术领域需要不断的扩大发展，众多的手性催化技术加入生产应用，才能使得学科发展更具有活力。进一步加强企业与学术直接的关系，拉近之间的距离，这也是推动学术进一步研究发展的动力。本文对化工工艺手性催化技术进行简要的分析。

1 手性催化中的新概念与新方法

化学家对手性催化不断的深入了解，在研究的过程也不断的发现新的概念和方法，不仅能够提高手性催化的催化效率，还能够为手性催化的发展归纳规律提供了新的思路，进一步为新型手性催化剂的研发和生产提供了理论指导。

近年来，我国科学家在新概念和新方法研究方面也取得了一些重

要进展，例如：丁奎岭等运用组合化学方法，基于不对称活化、毒化、手性传递、非线性效应等概念，发展了一系列新型、高效和有应用前景的手性催化剂体系。该方法的主要内容就是选用两个（或多个）配体和一个金属离子配位，以平行方式来构建自组装的手性催化剂库。他们依据这种组合策略，获得了超高活性的手性催化剂体系。用单一催化剂同时催化两个不同的反应进而实现串联反应是手性催化研究新近发展的另一种新方法，被形象地称为“一石二鸟”。丁奎岭等利用非手性亚胺活化手性催化剂的策略，成功实现了单一催化剂在一锅中、相同反应条件下催化两个不同的不对称反应，并获得了优异的非对映和对映选择性。他们还基于不对称活化策略，发展了第一例采用外消旋配体在光学纯手性添加剂存在下进行的不对称烷基化反应。最近，他们还将这种“组合手性催化剂”进一步拓展到手性桥连配体与金属的“组装手性催化剂”，首次提出了手性催化剂的“自负载”概念。

2 手性催化研究应重视两个问题

在催化不对称反应的研究日益发展的时候，应重视以下两个方面。

（1）应重视新观念、新技术、新方法和新型手性催化剂的研究及应用。例如，外消旋体的动力学拆分是合成光学活性化合物的有效手段，但是理想的产率也只能达到50%，而另一半异构体只能作为副产品废弃掉，造成低的原子经济性。近年来，报道了“动态动力学拆分的方法”，即在反应体系中加入另一种催化剂，可以催化

异构化反应，这样，单一光学活性化合物的产率就可以达到

80%-90%，化学合成的原子经济性有了很大的提高。其他还比如，不对称活化（毒化）、不对称放大、去对称化反应等新的观念、方法和技术都是需要深入研究和发展的。

（2）注重总结规律，注重理论的加强和研究指导。至今，相关的手性催化研究经验的积累，在实验过程中将不对称反应进行排除，发现优良的手性催化剂以及手性配体。所以，手性催化的发展方向需要不断的进行总结规律，注重理论的加强和研究指导。

3 手性催化研究的发展趋势

综上所述，手性催化研究在过去几十年中已经取得了巨大的成功，是目前化学学科最为活跃的研究领域之一。近年来，包括我国研究人员在内的科学家又在制备新型手性催化剂、发展新的高效的手性催化反应以及相关新概念和新方法等研究方面取得了新的重要进展。但总体而言，实用和高效的手性催化合成方法依然处于发展的初期阶段，真正在手性工业合成中得到应用的技术还十分有限。手性催化合成作为实现“完美合成化学”的重要途径之一，目前还有许多科学问题有待解决，比如：

（1）手性催化剂的立体选择性及催化效率问题；

（2）手性催化剂结构的创新性问题，也就是具有自主知识产权的、新型高效的手性催化剂的创制问题；

（3）受限环境中手性诱导的规律性问题；

（4）手性诱导过程中多因素控制的复杂性问题等。当然还包括

关于生命起源中手性的起源和均一性等重大基本科学问题。其中，手性催化剂是手性催化研究中的最核心问题。目前对于手性催化剂的研究，还缺乏系统的理性指导以及规律性可循，手性催化剂及高效催化反应的开发，经验、运气和努力是必不可少的，经过理论和概念的创新，才能够将困难化解。

3.1 新型配体与手性催化剂体系设计

发展具有原始创新性骨架的新型手性配体和催化剂，研究配体和催化剂的刚性、电性和立体效应对催化反应影响的规律性，发展高效的手性催化合成方法。

3.2 金属络合物手性催化

利用手性活化、分子识别与组装原理，采用组合方法，发展手性双功能金属络合物以及多组分配体金属络合物催化剂新体系，在此基础上发展全新的高效、高选择性不对称碳-碳和碳-杂原子键形成反应，并应用到生物活性分子和天然产物合成中，为生物活性分子和天然产物发展高效、原子经济和绿色的合成方法。

3.3 生物酶手性催化

利用细胞催化系统，建立和发展新型生物催化反应，揭示反应的机理；研究组合生物催化、生物催化与金属催化的结合，发展化学和生物催化相结合的方法，并应用于一些重要手性分子的合成。

3.4 微、纳米尺度多相手性催化

设计合成新型的微、纳米尺度固体手性催化材料，研究受限环境中手性诱导的规律性，发展包括手性光化学反应在内的高效手性催

化反应，为均相手性催化剂的负载和实用化提供新的途径，这也是实现手性技术工业应用的重要途径。

参考文献

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