不对称催化反应研究进展

e.e.>80%
图4 采用双金属催化剂的烯丙基氨基化反应
Baidu Nhomakorabea
•二茂铁-磷做配体的金属催化剂
Liu（ Duan Liu（The Pennsylvania State University）
加 氢 烃 反 应 ， 羰 化 和 物 的 烯
催化剂 基
5
的
化
非金属有机催化剂
双中心非金属有机催化剂-Takashi Ohshima（日本）
图8 连续柱不对称催化反应中的柱型
图9 连续柱不对称催化反应的组合形式
BQBQ苯 甲 酰 奎 宁 B -
反应 历程
e.e.>90%,2h
新型不对称催化反应
（Asymmetric catalysis induced by the substrate itself） 法国的Martine等人对由底物引发的不对称催化反应进行了研究。
离子液体在不对称催化反应中的应用
氢化反应，氢甲酰化反应，环丙烷化反应以及钯催化的烯丙基 烷基化以及环氧化物开环反应。 Song等人采用手性锰催化剂，在[ bmim]PF6 和二氯甲烷中对2 ,2-二甲基苯并 Song 吡喃进行环氧化反应。
催化剂
环氧化反应
离子液体-酶的不对称催化体系
I. 选择性酰化反应
解决方法
加入各种酶的抑制剂 改变底物的局部结构 改变反应溶剂
酶催化活性的降低 生物酶在有机溶剂中容易失活
离子液体中的不对称催化反应
阳离子
阴离子
卤化盐-AlCl3 等 BF4- 和PF6-类离子
离子液体的特点
(1) 提供了不同于传统分子溶剂的环境, 反应转化率、选择性更高。 (2) 溶解范围广 (3) 无显著蒸汽压,液相温度范围宽,可达300 ℃。 (4) 不燃, 不氧化,具有高的热稳定性。 (5) 可循环使用，催化剂可以回收。 (6) 易于制备,且原料不太昂贵。
图11 (1R, 2S, 5R)-异薄荷醇的环羰基化反应
图12 (1R, 4R)-异柠檬烯的羰基化反应
应用：异柠檬烯的氢甲酰化反应，蒎烯的氢甲酰化 反应，松油醇的二羟基化等。
生物催化的不对称合成及其应用
生物不对称催化的特点
微生物和酶为催化剂 高区域和立体选择性 反应条件温和、环境友好
不对称还 原反应
手性金属催化剂
•双金属手性催化剂
James M. Takacs采用双齿磷配体，制备了一种含两种金属 的手性配合物，其中Zn- Ms ，Pd- Mc 。
图1
包含结构金属（ Ms ）和催化金属 (Mc) 的自组装双金属催化剂
图2 (box)2Zn 络合物的制备及晶体结构
产率79%
图3 手性二磷配体的制备
图6 双中心不对称有机催化剂
中间体
e.e>94%
图7 叔丁基甘氨酸酯不对称烷基化反应合成a- 烷基-a- 氨基酯 叔丁基甘氨酸酯不对称烷基化反应合成a 烷基-
催化剂的回收
非金属有机催化剂的应用
连续柱不对称催化反应 （Sequentially-Linked Columns ） Lectka（ Lectka（Johns Hopkins University）
图14 离子液体中的不对称氢化反应
谢 谢﹗
不对称催化反应的发展历程
1966 年,野依良治设计了以希夫碱与铜合成的 络合物催化剂,进行均相不对称催化环丙烷化 反应,开创了首例均相不对称催化反应的先河。 1968年手性磷配体被引入到不对称氢化反应中 2001年 诺贝尔化学奖授予了三位从事不对称催 化反应的科学家-孟山都公司的威廉 S．诺尔斯 （William S.Knowles） ，名古屋大学的野依良 治（Ryoji Noyori） ，斯克里普斯研究所的巴 里．夏普雷斯（K.Barry Sharpless）。
H
水解反应
金属催化剂与酶联合不对称催化反应
Reetz, Williams 和 Backvall首次提出了金属络和物与酶的“one-pot” 催化反应。
CALB-假丝酵母脂酶
图13 手性醇的酰基化反应
生物催化反应存在的问题
选择性问题
对映体过量值(e.e. ) 较低
同一种酶既有催化生成L -型产物的能力, 也有催化生成D -型产物的能力 面包酵母中至少有两种酶能同时催化同一种底物, 生成不同的对映异构体
Seminar I
不对称催化反应研究进展
报告内容
不对称催化反应的进展
手性催化剂的发展 新型不对称催化反应 生物不对称催化 离子液体中的不对称催化反应
手性化合物的不对称合成法
○
化学计量的不对称反应
需要化学计量的手性试剂 对环境污染大
○ ○
酶法 不对称催化反应
仅需催化剂量的手性试剂 反应条件温和 立体选择性好 绿色合成方法
Kim 等人在离子液体中对几种不同的醇,用脂肪酶催化进行转酯 反应,产物e.e. 最高达99.5 %。传统的有机溶剂( THF ,甲苯) 相比,在[ bmim]BF4或[ bmim] PF6中,产物的对映选择性显著提高, 最高可达25倍。
醇的选择性酰化反应
II 酮的不对称还原
Howarth等人在离子液体中用面包酵母还原酮。选用疏水 的[ bmim] PF6 ,及固定化面包酵母(immobilized baker’s yeast IBY) ,对几种β-羰基酯的酮羰基进行还原，产物 的ee 介于76 %～99 %之间。