无机有机杂化多孔功能材料负载过渡金属手性催化剂的均相化

针对目前无机骨架材料负载多相手性催化剂在催化反应中存在传热传质的限制和催化性能降低（相对均相而言）的现象，本项目融合可溶性有机高分子负载手性催化剂均相催化的特点和无机骨架孔材料有效的分离效应和限制效应的优点，设计制备一类易溶于四氢呋喃、氯仿、甲苯等有机溶剂的含不同种类配位络合基团（氨基、羟基和吡啶）的功能化有机膦酸锆，通过配位络合基团将钌手性膦配体催化剂锚定在有机膦酸锆骨架的孔结构内（或部分在表面），制备具有不同孔结构、有机溶剂溶解特性、线形纳米尺度的负载均相手性金属膦配体催化剂，实现无机骨架材料负载钌手性膦配体催化剂的均相化。利用结构可控（配位络合基团、臂长、悬挂或柱撑型）有机膦酸锆骨架负载钌手性膦配体催化剂的催化位点分离效应、孔结构限制效应和均相催化特性，实现负载钌手性膦配体催化剂在C=N、C=O双键加氢反应中的优异催化活性、对映选择性、分离和重复使用。

项目按研究计划顺利地完成了申请书设计的研究内容，实现功能化有机膦酸锆无机骨架材料负载金属催化剂的有机溶剂溶解性，达到了无机骨架材料负载金属催化剂在有机溶剂中均相不对称催化的目标，该类催化剂采用固液分离技术可回收重复应用。本项目成功制备了光学活性吡啶氨基酸、氨基醇、1, 2-二苯基乙二胺和9-氨基Cinchona Alkaloids衍生的悬挂型功能化有机膦酸锆和手性1, 2-二苯基乙二胺衍生的柱撑型功能化有机膦酸锆，它们在不对称催化反应中优良的催化性能，主要研究结果如下:(1)氨基醇衍生的悬挂型功能化有机膦酸锆负载钌催化剂在有机溶剂中有0.1–0.5 g/mL的溶解度，对酮酸酯的催化加氢具有74.3–84.7% ee和86.7–93.6%收率. (2) 氨基醇衍生的悬挂型功能化有机膦酸锆负载钯催化剂在有机溶剂中具有0.29–0.32 g/mL的溶解度，实现了常温均相Suzuki–Miyaura偶联反应，收率82–97%。(3) 9-氨基Cinchona Alkaloids衍生的悬挂型功能化有机膦酸锆虽然不具备有机溶剂可溶性，但其在水相中有良好的分散性，在水相不对称Aldol反应中具有良好的催化性能(81–98%收率，90–96%ee和anti/syn=1–90/99–10)。(4) 1, 2-二苯基乙二胺衍生的悬挂型功能化有机膦酸锆负载钌催化剂在有机溶剂中有0.06 to 0.13 mg /mL的溶解度，在不对称二酮和酮的催化氢化具有优异的催化性能(>97.1 % con, syn/anti=11.0–29.4/1, 91.8 – 99.2 %ee syn。(5) 1, 2-二苯基乙二胺衍生的柱撑型功能化有机膦酸锆构建亲脂性孔道壁，通过成型封装制备其负载金属钌催化剂，其在苯乙酮及其衍生物的催化加氢反应中，化学选择性高（-100%），手性醇产率95-100%，对映选择性高（73.6-95.6% ee >95%ee。项目在《Dalton Trans.》等国际专业杂志发表研究论文9篇，培养博士生1名，硕士生10名。