第六章 不对称催化氢化

下面列出已广泛用于学术研究或工业生产中的不对称催化氢化的手 性膦配体：
6.1.2 碳碳双键的不对称催化氢化 1. 烯酰胺的不对称氢化反应 在过去几十年中，利用手性催化剂，由潜手性烯类底物的不对称氢 化合成具有高光学纯度的化合物，是令人印象最为深刻的成就之一， 而由过渡金属络合物催化的烯酰胺的均相不对称氢化是合成光学活 性α－氨基酸类化合物的一种最有力的方法。由铑络合物催化的不对 称氢化在氨基酸及有关化合物的合成中已获得高对映选择性。
由各种铑络合物催化的α－(酰氨基)丙烯酸对映选择性氢化为相应氨 基酸的反应：
2. 由手性Rh—二茂铁基膦络合物催化的丙烯酸的不对称氢化 手性(氨基)烷基二茂铁基膦配体(其中引入了氨基)在三取代丙烯酸(四 取代烯烃)的氢化中表现出高立体选择性与高催化活性。
3. 钴络合物催化的α,β－不饱和酯的不对称氢化 1989年，Pfaltz报道了具有7a-7c结构特征的半咕啉型手性C2对称螯合 配体，用焦谷氨酸为原料很容易制得它们的对映纯形态。通过改变 这些化合物的二个手性中心上的取代基R，可以制备一系列手性配体。
1979年Noyori发展了一种34类型的联萘酚修饰的氢化铝试剂(简称为 BINAL-H)，显示高对映选择性，将反应温度降低到-78℃或-100℃还 能进一步提高光学产率。
炔基酮或烯基酮的还原： 这样得到的光学活性炔丙醇和烯丙醇是昆 虫信息素、前列腺素、前列环素和其它许多生物活性化合物的对映 选择性合成的重要中间体。
双氨基膦配体：
6. 一些有用的实例
香茅醇
制备非甾体抗炎药（S)-萘普生：S－型活性比R－型高35倍
生产薄荷醇：Takasago公司
月桂烯
香茅醛
薄荷醇
合成维生素K和E的侧链部分：
6.2 羰基化合物的不对称还原 羰基化合物的不对称还原反应可通过直接的催化氢化也可通过金属 氢化物还原而实现。 6.2.1 用BINAL-H还原 潜手性羰基化合物的对映选择性还原的一个途径，是使用手性配体 修饰的金属氢化物试剂。在这些化合物中，将活泼氢的数目减至最 少以获得高度的化学选择性。引入的手性配体则为对映面选择性作 出贡献。 LiAlH4(LAH)本身是极强的还原剂，因而和其它金属氢化 物相比，它的化学选择性不高。但通过用烷氧基取代LiAlH4中的某 些氢原子，可将这个反应性极高的试剂改造成反应性较低但选择性 较高的试剂。
6.2.2 过渡金属络合物催化的羰基化合物的氢化 酮的不对称氢化是制备手性醇的另一个有效的方法．BINAP—Ru(II) 催化剂对于官能化酮的不对称氢化是极为有效的，可应用于抗生素 carbapenems和抗菌的左氟沙星的合成中间体的工业生产中。
手性二醇是制备手性试剂、催化剂和其它手性配体的极有用的配体。
B－甲基67b的催化机理：
由廉价的光学活性α－蒎烯的两个对映体制成的手性硼杂恶唑烷在潜 手性酮的不对称硼烷还原中也产生很好的结果：
自从发现CBS催化剂体系以来，已制备了许多手性β—氨基醇。这些 化合物或多或少具有硼杂恶唑烷作为其结构特征。
一些与潜手性酮的对映选择性还原有关的最有用的手性化合物：
5. 烯酰胺不对称氢化的新进展 除上述手性膦配体外，手性次膦酸酯和手性次膦酰胺对于各种底物 的不对称催化氢化也是有效的配体。Selke等发展出一系列由D-(+)-葡 萄糖衍生的次膦酸酯。并发现它们是铑催化的脱氢氨基酸衍生物的 不对称氢化的有效配体。和相应的膦配体比较，手性次膦酸酯配体 的最重要的优点是它们容易制备。只要将相应的手性醇与氯代膦反 应即可得到。Chan发展了一类新颖的螺环配体15，用它进行催化反 应已显示出很大的潜力。16效果也很好。
第六章 不对称催化 氢化及其它还原反应
6.1 C＝C双键的不对称催化氢化
上个世纪60年代以前，非均相催化在化学研究中具有无可争辩 的重要性。第一个不对称反应是1932年由Sckwab报道的将手性载体 应用于外消旋的2—丁醇的催化脱氢反应。在50年代，对依赖非均相 催化剂的烯烃的氢化反应曾作过努力，但仅得到10％一15％e．e的 手性产物。到了60年代中期，事实已清楚表明，在潜手性烯烃的氢 化中用非均相催化剂无法提供满意的结果。 在60年代后期出现了不对称氢化的新途径：含磷均相催化剂， 手性膦的络合物催化剂。
6.2.3 硼杂恶唑烷催化体系 硼烷在羰基化合物的不对称还原中是极为成功的。1987年Corey报 道，恶唑烷67a的二苯基衍生物在各种酮的不对称催化还原中产生优 异的对映选择性(＞95％)。 Corey将这种类型的硼杂恶唑烷催化剂命 名为CBS体系(由发明人名字Corey-Bakshi-Shibata的第1个字母组成)。 B—甲基硼杂恶唑烷67b更容易制备和操作，由67b催化的反应的对映 选择性可与由67a催化的媲美。
6.1.1 用于均相不对称催化氢化的手性膦配体 不对称催化氢化反应是制备各种对映体纯化合物最有效最方便的方 法之一。如合成α－氨基酸。
已经发现，对于不对称氢化反应的对映选择性，具有C2对称性的配 体是关键。在大多数膦配体中，手性部分和膦部分间的键联是C－P 键，也有C－O－P或C－N－P联键。有三种方法可用于设计手性膦 配体；手性可置于P原子上，也可置于侧链上，或可置于二者之上。
3—氧代丁酸甲酯的氢化：
与官能化酮的不对称氢化的成功相反，BINAP—Ru催化剂对于简单 酮却不能得到满意的结果，因为这些底物缺乏能与Ru 金属稳定配位 的杂原子。关键中间体可能是五、六、七元络合物。Байду номын сангаас
用PennPhos配位的铑络合物为催化剂，成功地进行了芳基烷基酮和 二烷基酮的高对映选择性氢化。
含有这类配体的钴络合物对于硼氢化钠参与的各种α,β－不饱和羧酸 酯的对映选择性还原有十分理想的效果。
4. 开链烯醇酯的不对称氢化 烯醇酯的不对称氢化反应一般只具有中等程度的对映选择性。10对 一些带有不同取代基的烯醇酯进行氢化得到了高对映选择性，但对 于简单的脂链醇衍生物，这些反应一般无法得到高光学纯度的产物。