有机小分子催化剂.ppt

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1、有机小分子催化剂在不对称合成中的应用有机小分子催化剂在不对称合成中的应用 自自用用1966年年第第一一个个手手性性金金属属配配合合物物催催化化剂剂被被成成功功用用于于不不对对称称反反应应至至今今，不不对对称称催催化化研研究究迄迄今今已已有有40年年的的历历史史。2001年年，Nobel化化学学奖奖授授予予了了在在该该领领域域做做出出突突出出贡贡献献的的三三位位化化学学家家Knowles,Noyori和和Sharpless，标标志志着着不不对称催化研究已取得了令人瞩目的成就。对称催化研究已取得了令人瞩目的成就。不不对对称称催催化化的的关关键键在在于于手手性性催催化化剂剂。到到目目前前为为止止，人

2、人们们对对手手性性过过渡渡金金属属催催化化剂剂的的研研究究最最为为深深入入，其其应应用用也也最最为为广广泛泛。但但手手性性过过渡渡金金属属催催化化剂剂也也存存在在一一些些缺缺点点，如如催催化化剂剂造造价价昂昂贵贵、反反应应条条件件苛苛刻刻、产产生生环环境境污污染染和和催化剂不易回收等。催化剂不易回收等。酶酶是是人人们们熟熟悉悉的的另另一一类类手手性性催催化化剂剂，催催化化活活性性高高、反反应应立立体体专专一一是是其其最最显显著著的的特特点点。但但由由于于酶酶的的底底物物专专一一性性太太强强，催催化化应应用用的的范范围围很很窄窄，而而且且酶酶的的稳稳定定性性差差，产产物物的的分分离离与与纯纯化化

3、也也有有一一定定的的困困难难，加加之之某某些些酶酶需需要要辅酶或培养基，使酶的应用受到很大的限制。辅酶或培养基，使酶的应用受到很大的限制。第一章、简第一章、简 介介 与与手手性性过过渡渡金金属属催催化化剂剂及及酶酶相相比比，最最近近几几年年发发展展起起来来的的手手性性有有机机小小分分子子催催化化剂剂有有着着自自己己独独特特的的优优势势，如如不不含含过过渡渡金金属属、容容易易制制备备、价价格格低低廉廉、反反应应条条件件温温和和、稳稳定定性性强强、对对环环境境友友好好等等，因因此此，对对该该催催化化剂剂的的研研究究越越来越受到科学家的瞩目。来越受到科学家的瞩目。对对该该类类催催化化剂剂的的研研究究

4、近近年年来来才才得得到到化化学学家家的的重重视视，并并很很快快有有机机化化学学的的热热点点和和前前沿沿，但但其其渊渊源源可可追追溯溯到到20世世纪纪70年年代代。早早在在1971年年Wiechert就就首首次次报报道道了了L-Proline可可以以催催化化分分子子内内不不对对称称羟羟醛醛缩缩合合，1974年年该该反反应应被被Hajos等等优优化化，ee值值高高达达94%。然然而而，此此后后该该类类型型的的催催化化剂剂没没有有引引起起人人们们的重视。的重视。直直到到2000年年，美美国国Scripps研研究究所所的的List等等发发现现，L-Proline也也能能催催化化分分子子间间的的Aldo

5、l反反应应，并并得得到到了了良良好好的的收收率率和和选选择择性性。此此后后，有有机机小小分分子子催催化化剂剂开开始始得得到到各各国国化化学学家家的的重重视视，并并在在短短短短几几年年时时间间内内便便成成为为不不对对称称催化研究领域内的一个热点。催化研究领域内的一个热点。1、L-Proline及其类似物催化剂及其类似物催化剂 L-Proline是是最最早早发发现现的的不不对对称称有有机机小小分分子子催催化化剂剂，其其结结构构简简单单，价价格格低低廉廉，研研究究的的也也最最为为深深入入。迄迄今今，L-Proline已已被被发发现现能能够够催催化化许许多多反反应应，并并且且大大部部分分反反应应能能够

6、够得得到到理理想想的的收收率率和和立立体体选选择择性性。所所催催化的反应如下所示：化的反应如下所示：1.1 直接直接Aldol反应反应第二章、常见的小分子催化剂第二章、常见的小分子催化剂1.2 不对称不对称Mannich反应反应1.3 不对称不对称Michael反应反应1.4 不对称不对称-胺氧化反应胺氧化反应 JACS 2003,125,108081.5 羰基的直接羰基的直接-胺化反应胺化反应1.6 Baylis-Hillman反应反应1.7 醛的分子内醛的分子内-烷基化烷基化反应反应1.8 L-Proline类似物催化丙酮和对硝基苯甲醛的类似物催化丙酮和对硝基苯甲醛的Aldol反应反应L-

7、Proline催化机理催化机理过渡态过渡态2、L-Proline衍生物作为催化剂衍生物作为催化剂 尽尽管管L-Proline的的不不对对称称催催化化反反应应取取得得了了巨巨大大的的成成功功，但但在在某某些些方方面面还还存存在在局局限限性性，如如其其溶溶解解性性低低、催催化化剂剂负负载载量量大大、有有限限的的催催化化反反应应类类型型和和底底物物范范围围。这这些些促促进进了了科科学学家家对对L-Proline进进行行修修饰饰，希希望望设设计出高活性、高立体选择性、使用范围更广泛的催化剂。计出高活性、高立体选择性、使用范围更广泛的催化剂。2.1 酰胺类催化剂酰胺类催化剂2.2 二胺类催化剂二胺类催化

8、剂 除除酰酰胺胺体体系系外外，L-Proline衍衍生生的的二二胺胺-质质子子酸酸体体系系也也是是一一大大类类基基于于对对L-Proline羧羧基基进进行行改改造造所所得得到到的的催催化化剂剂。二二胺胺中中的的胺胺（多多为为三三级级胺胺）被被外外加加质质子子酸酸质质子子化化后后，起起到到了了与与L-Proline羧羧基基类类似似的的作作用用：一方面加速烯胺中间体的形成，另一方面通过氢键作用来稳定过渡态。一方面加速烯胺中间体的形成，另一方面通过氢键作用来稳定过渡态。催化机理催化机理2.3 小肽催化剂小肽催化剂 基基于于L-Proline结结构构，2003年年Reymond等等首首次次报报道道了了

9、N-末末端端小小肽肽催催化化的的不不对对称称Aldol反反应应，同同年年，List等等也也报报道道了了一一系系列列肽肽催催化化的的不不对称直接对称直接Aldol反应。上述工作为催化剂的设计提供了新颖的思路。反应。上述工作为催化剂的设计提供了新颖的思路。3、MacMillan催化剂催化剂 2000年年，MacMillan等等首首次次报报道道了了衍衍生生于于苯苯丙丙氨氨酸酸的的手手性性咪咪唑唑啉啉酮酮能能高高对对映映选选择择性性的的催催化化环环戊戊二二烯烯和和不不饱饱和和醛醛发发生生的的Diels-Alder反反应。应。4、手性联二萘酚有机磷酸催化剂、手性联二萘酚有机磷酸催化剂 2004年年，Ak

10、iyama和和Terada分分别别在在Angew和和JACS上上，独独立立地地报报道道了了一一类类新新的的手手性性路路易易斯斯酸酸催催化化剂剂手手性性有有机机磷磷酸酸，从从而而引引起起了了科科学学家家的的兴兴趣趣。该该类类催催化化剂剂有有三三个个特特点点：一一是是其其强强的的酸酸性性；二二是是其其路路易易斯斯碱碱性性，这这两两个个特特点点使使该该催催化化剂剂具具有有路路易易斯斯酸酸碱碱特特征征，可可以以同同时时激激活活亲亲核核和和亲亲电电反反应应基基质质；三三是是分分子子上上手手性性的的联联二二萘萘酚酚单单元元保保证证了了不不对对称称的的传递。传递。Angew.2004,43,1566.;JA

11、CS,2004,126,5356.4.1 催化催化Mannich-type 反应反应4.2 催化催化Imine-amidation 反应反应4.3 催化催化Reductive-amination反应反应JACS,2005,127,15696.JACS,2006,128,84.4.4 手性磷酸手性磷酸抗衡手性阴离子催化剂抗衡手性阴离子催化剂JACS,2006,4.5 手性联二萘酸催化剂手性联二萘酸催化剂5、手性硫脲类催化剂手性硫脲类催化剂6、金属有机化合物催化剂金属有机化合物催化剂6.1 以手性二胺为配体以手性二胺为配体配体配体6.2 双恶唑啉配体双恶唑啉配体6.3 双金属催化剂双金属催化剂6.4 手性手性-酮亚胺催化剂酮亚胺催化剂6.5 手性手性salen络合物络合物催化剂催化剂谢谢大家!