基于手性氨基酸衍生物配体催化与纳米金属催化协同的水相有机反应研究

The chiral moeities exist extensively in natural products and medicines. The asymmetric synthesis is the permanent theme of the organic synthetic chemists. At the same time, green synthesis is a mission of the age to the synthetic chemists. The combination of this asymmetric synthesis and the green synthesis is one of the current crucial tasks, which challenges the chemists. Water as a kind of solvent can take many advantages, such as cheap, non-flammable, non-toxic, harmless and environment friendly, which are unavailable for the organic solvents. As a result, water is a kind of ideal reaction medium and the reaction in water is taken as one of the important contents of green chemistry. However, except for phase transfer catalysts, either chiral small molecules or chiral metal catalysts hardly survive in water. Especially for chiral metal catalysts, water is fatal to the most of these catalysts. In order to solve this problem, we attempt to synthesize a variety of water-resistant catalysts derived from amino acids based on the previous research work in our laboratory, consisting and coordinating with nano-metals loaded on the various templates. Then we explore the synergetic effect between this chiral amino acid derivatives and the loaded nano-metals. And we apply this effect in the new reactions and new catalytic models in water to develop asymmetric synthesis in water. Fianlly, we want to raise the level of the green chemistry.

手性物质广泛存在于天然产物和药物中，不对称催化与合成是有机合成化学家的永恒主题，同时绿色合成与制备更是时代赋予合成化学家的使命。两者的结合正是有机合成化学家的当今重要任务之一，并具有很大的挑战性。水作为一种便易、易得的溶剂具有常见有机溶剂不具有的安全、无毒、无害、环境友好的优点，被人们认为是理想的反应介质，因而水相有机不对称反应是绿色化学的重要研究内容之一。但是，除相转移催化剂以外，几乎所有手性小分子催化剂以及手性金属催化剂，对水的容忍性非常有限。经常微量水的存在导致这类催化剂的失效。为了解决这一难题，我们打算在本课题组之前的研究工作基础上，合成多种多样的耐水手性氨基酸衍生物作为手性配体，并与模板负载的纳米金属相互兼容，协同作用，实现水相不对称反应，达到一加一大于二的协同效果。探索不同种类纳米金属与不同氨基酸衍生配体协同效应，并应用这种协同催化拓展水相不对称有机反应的范围，发展水相有机新反

我们基于天然氨基酸合成了一系列简单易得的手性配体，并进行了一些探索性研究。具体表现在以下几个方面。.(1).发展了路易斯酸催化的不对称水相Michael反应。利用苯丙氨酸衍生的配体和铜、锌、钪等一系列金属盐配位，得到各种水溶性的催化体系，实现水相中均相催化。该催化体系可以催化吡咯、吲哚和硝基烯、吡啶氮-氧化合物等的水相不对称Michael加成反应，以很高的产率和ee值得到了一系列的手性吡咯和吲哚衍生物。.(2).通过烷基长链引入手性配体，使金属配合物形成含有双亲结构的表面活性剂类型的催化剂，改善乳化程度，实现水包油结构的乳化体系高效制备。该乳化体系在水相中形成一个微反应器，底物在微反应器中被高效催化，真正实现有机物在水相中（in water）的手性配体控制的不对称反应。在此基础上，发展了多种类型的不对称Michael加成反应。.(3) 发现了少量的水对于烯醇硅醚和靛红的Aldol反应具有促进作用，以高非对映选择性、高对映选择性、高产率的得到Aldol加成产物。在此基础上，发展了高效的水相不对称Mukaiyama aldol反应。该反应可以高收率（高达95％）和优异的对映选择性（高达99％）获得一系列带有四取代中心的手性3-取代-3-羟基-2-氧代吲哚类化合物。为进一步合成多手性中心的2-氧代吲哚环提供了新的合成方法.同时还发展了靛红衍生的β,γ-不饱和α-酮酯的不对称Friedel-Crafts烷基化反应。实现了吡咯、取代吡咯和吲哚的不对称加成。在同一催化体系下，分别实现了吡咯的α-和β-烷基化，以及吲哚的β-烷基化。还发展了β,γ-不饱和α-酮酯与3-香豆冉酮的不对称直接 aldol反应。实现了路易斯酸催化的的靛红与烯丙基硼酸酯之间的不对称烯丙基化反应。.此外，我们以水作为溶剂，利用电化学氧化与碘催化结合的策略成功发展了一系列水相电化学有机合成。