新型手性大环胺膦配体的设计合成及在不对称催化中的应用

手性配体是实现不对称催化的关键。手性胺膦配体含有"软"的磷原子与"硬"的氮原子。磷原子具有π受体性能，可增加中心金属离子的碱性和提高配合物的稳定性；氮原子的σ配位能力与中心金属形成弱的配位键，较易离解，又可络合底物。磷与氮原子的这种互补的性能，使得手性胺膦配体成为一类优秀的配体。此外，手性环状配体具有丰富的配位化学性能和对底物特异的选择性。本项目旨在把手性胺膦配体与环状配体结合起来，创制新型环状手性胺膦配体。拟通过双-(邻苯甲醛)苯基膦分别和四种不同手性二胺的缩合反应，生成一系列新的大环手性N4P2-和(NH)4P2-型配体，进而制备它们的金属配合物。研究这类新型配体及其配合物的合成技术、结构特征、配位化学性能和在不对称催化反应中的应用；探明手性配体的组成和结构与催化性能的构效关系，力图发现新现象、新规律，为新型有效手性配体的分子设计提供指导原则；并开发出具有独立知识产权的实用手性催化剂。

新型手性配体的设计合成是不对称催化研究的重要组成部分。优秀的手性配体不仅能够有效调节活性金属中心的电子性能，而且能够在金属中心周围构筑特异的手性微环境。在目前研究的手性配体中，手性胺膦配体由于其分子中同时存在较“软”的碱（膦基团）和较“硬”的碱（胺基团），因而能够有效调节活性金属中心的电子密度，具有与过渡金属丰富的配位能力。项目执行期间我们成功设计合成了一系列新型手性环状及开链胺膦配体，并对其进行了NMR、IR及MS等物理化学性质表征，确定了其化学组成和分子结构。进而我们将自行设计合成的手性胺膦配体应用于酮的不对称氢化反应、酮及亚胺的不对称转移氢化反应、酮的不对称氢硅烷化反应、消旋醇的氧化动力学拆分反应及烯烃的不对称环丙烷化反应等，取得了一些好的研究结果。尤其是首次将新型手性环状胺膦配体成功用于铁催化的不对称还原反应。以异丙醇或分子氢作为氢源，手性大环胺膦配体与铁络合物生成的催化体系能有效实现包括芳香酮、杂环芳香酮和ß-酮酯等在内的五十多种酮的不对称催化氢化反应，其对映选择性最高达99% ee，这样优秀的手形铁催化剂在目前酮的不对称还原研究中尚不多见。相关的研究工作在Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Synth. Catal.及Green Chem.等重要国际学术刊物发表研究论文10篇，获授权专利1项。在该项目执行期间，我们在新型手性胺膦配体及相应金属络合物的设计合成中积累的经验以及在不对称催化性能评价中发现的有关构效关系的规律，为今后设计合成更加优秀的手性配体、开发更加高效的不对称催化反应提供了很有价值的参考。