不对称催化反应研究进展

不对称催化反应研究进展,Seminar I,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,报告内容,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,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）。,不对称催化反应的发展历程,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,手性金属催化剂,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4 采用双金属催化剂的烯丙基氨基化反应,e.e.80%,二茂铁-磷做配体的金属催化剂,Duan Liu（The Pennsylvania State University）,烯烃，羰基化和物的加氢反应,图5 烯烃的不对称氢化反应,催化剂,非金属有机催化剂,图6 双中心不对称有机催化剂,双中心非金属有机催化剂-Takashi Ohshima（日本）,中间体,催化剂的回收,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,e.e94%,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（Johns Hopkins University） 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,BQ- 苯甲酰奎宁,BEMP-三氨基磷酰胺基亚氨键合到聚合物载体,图10 连续柱不对称催化反应装置流程图,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。,图11 (1R, 2S, 5R)-异薄荷醇的环羰基化反应,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。,图12 (1R, 4R)-异柠檬烯的羰基化反应,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,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。,图13 手性醇的酰基化反应,CALB-假丝酵母脂酶,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 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,卤化盐-AlCl3 等 BF4- 和PF6-类离子,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。 溶解范围广 无显著蒸汽压,液相温度范围宽,可达300 。 不燃, 不氧化,具有高的热稳定性。 可循环使用，催化剂可以回收。 易于制备,且原料不太昂贵。,离子液体的特点,阳离子,阴离子,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 bmimPF6 和二氯甲烷中对2 ,2-二甲基苯并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,选择性酰化反应,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 bmimBF4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 bakers yeast IBY) ,对几种-羰基酯的酮羰基进行还原，产物的ee 介于76 %99 %之间。,图14 离子液体中的不对称氢化反应,谢 谢,