jacobsen 不对称环氧化反应的最新进展

烯烃的不对称环氧化反应***** ********摘要本文主要论述了传统的烯烃环氧化反应的不足之处，并简述了Sharpless以及Jacobsen 等人在不对称环氧化反应发面的研究成果及其贡献。

并简要讨论了未来的研究方向。

关键词烯烃环氧化手性合成催化剂前言手性化合物具有十分重要的应用价值，然而其合成具有很大的难度。

因此，目前有机合成化学家们在手性合成这一领域展开了大量的研究工作，新的不对称合成反应和合成路线不断涌现。

在不对称合成中最具有挑战性的是不对称催化反应，它是利用催化剂的不对称中心来诱导产生产物的手性。

研究类容及讨论通常在没有手性催化剂的条件下，实验室中常用有机过酸作环氧化试剂。

环氧化反应是顺势加成，所以环氧化合物的构型与原料烯烃的构型保持一致。

因为环氧化反应可以在双键平面的任一侧进行，所以当平面两侧空阻相同，而产物的环碳原子为手性碳原子时，产物是一对外消旋体。

当平面两侧的空阻不同时，位阻小的反应快，如此便能得到以某种构型为主的混合产物。

因该方法只能用于大量合成空间位阻较小的产物，并不能满足手性合成的需求，因此化学工作者们作出了进一步探究。

其中最著名的是20世纪80年代初Sharpless发展的不对称环氧化。

在该反应中D-酒石酸二乙酯作为手性源控制环氧化只从双键平面的一边进行。

如果在反应中用L-酒石酸二乙酯，那么环氧化将从双建平面的另一边进行。

只需要催化剂量的光学纯酒石酸二乙酯就可以实现高度对映选择性的环氧化。

【1】图2. Sharpless不对称环氧化反应Sharpless的不对称环氧化适用于双键α位上含羟基的底物——烯丙醇类化合物。

20世纪90年代初，Jacobsen开发了一类含C2对称轴的手性配体，这些配体与Mn(Ⅲ)形成的络合物可以高度对映选择性地催化非烯丙醇类烯烃双键的环氧化。

该反应迅速得到了广泛应用。

图4. Jacobsen不对称环氧化反应反应最常用的氧化剂为亚碘酰苯（用于有机溶剂）或次氯酸钠水溶液（用于水介质）。

手性Brønsted acids催化的环氧/环胺萘的不对称开环反应的研究一．选题的背景及意义随着人们对手性识别过程和对映体在生物体内不同药理活性的深入研究，对参与生命活动过程的手性化合物，如医药、农药、香料等精细化学品的商品化提出了越来越严格的要求。

世界上许多药物分子都是手性化合物。

通常只有一个对映体是有效的，而另外的异构体是无效、甚至有毒的。

因此，许多药物不允许再以消旋体形式上市，再加上手性药物显著的高附加值，手性药物己经成为制药工业关注的焦点。

[1]因此，获得光学纯物质，已经成为当代化学研究人员所面临的最具有挑战性任务之一，并且开发出高效、简洁和绿色的方法制备光学活性化合物引起了很多化学家的兴趣。

[2-8]在众多的不对称合成反应中，人们获取具有生物药理活性或其它光学纯化合物最有发展前途的是不对称催化法。

不对称催化对映体选择性反应可以通过少量的手性催化剂获取大量光学纯产物。

因此，高效不对称催化体系和新型不对称催化反应一直是催化和有机合成领域中最受人们关注的研究方向之一。

环氧化物被公认为有机合成中最重要、应用最广泛的合成中间体之一。

此类化合物易于制备、反应活性高；并且在开环反应中有极好的位置选择性和立体选择性。

其中立体选择性开环反应因产生两个邻近的手性中心，所以是不对称合成中极为重要的方法之一。

由于环氧化物的不对称开环可以使用对称的内消旋环氧/氮化物和非手性亲核试剂在手性催化剂的存在下进行，因而具有很大的实用价值。

此外，通过手性Brønsted acids催化的环氧/环胺萘的不对称开环反应生成的产物核心结构为在自然界中含这两种核心结构的天然产物有很多。

比如：……。

它们是许多天然药物的重要组成部分，也是合成手性药物的重要组成板块。

总之，环氧化合物的开环反应在有机合成以及药物合成等方面表现出了很多的优越性。

如:(l)利用其易于制备和开环的特点，用作保护基;(2)利用开环反应的立体、区域选择性高的特点，选择性地合成有机化合物；（3)利用开环反应将其直接转化为带有新官能团的链状化合物；(4)以小分子开环反应为基础，合成具有生物活性的天然物质。

烯烃不对称环氧化在药物合成中的应用摘要：对于环氧烷而言，是一种在当下合成领域当中十分重要的中间体，目前已经广泛应用在了药物和工业化学品的合成领域。

在本文的分析中，就主要基于烯烃不对称环氧化在药物合成中具体应用，进行详细的分析，以此为相关领域的工作人员，提供一定的参考。

关键字：烯烃不对称环氧化；药物合成；环氧烷；紫杉醇引言：烯烃在经过环氧化反应之后，就可以得到环氧烷。

以此，对于烯烃而言，就可以有效的当做底物，实现环氧烷的催化。

另外，对于烯烃的环氧化反应，在当下的药物合成过程中，已经得到较为广泛的应用，在下文的分析中，主要就基于这个观点，实现详细的分析。

1环氧烷对于环氧烷而言，是一种有效的利用烯烃的不对称环氧化反应，所形成的一种物质成分，并具有着较大的三元环张力。

之后，再选择性的进行开环，或者进行官能团的转化之后，就能够形成更多价值性较高的化合物。

尤其是使用一些具有着较高光学活性的环氧化物，就可以让烯烃当中的不对称环氧化反应，受到更加广泛的关注。

例如，在当地下的实际应用中，就成功的应用在了治疗心率不齐的药物之上。

而在合成的过程中，通过Sharpless催化体系，就可以得到手性较为稳定的环氧烷中间体。

这样的反应原理，可以很好的对产物的手性选择，起到了决定性的作用。

另外，在当下对于治疗肺动脉高压药物的合成中，其中间体也起到了十分重要的作用，并成为一种环氧烷化合物。

因此，这种手性环氧化合物，在当下的药物合成过程中，起到了十分重要的地位。

在长期的研究过程中，经过几十年的发展，使得医疗领域提出了多种进行手性环氧化合物的制备方式，并形成各自不同的合成体系。

其中使用烯烃所发生的不对称环氧化反应，就是一种进行环氧烷合成的重要方式。

其中Sharpless催化体系，就是其中十分重要的合成体系。

并且，还出现了手性Salen崔怀体系，以及小分子手性酮催化体系。

以此，本文就针对这三种经典的催化体系，以及在药物的合成当中的实际应用进行详细的分析。

Jacobsen不对称环氧化反应是有机合成领域中一种重要的反应，它可以有效地将不对称性引入到环氧化合物的合成中。

本文将从反应机理、应用领域和未来发展方向等方面进行详细介绍。

一、反应机理Jacobsen不对称环氧化反应是由美国化学家Jacobsen等人于20世纪90年代初首次提出的。

它的反应机理如下：手性金属配合物与碳碳双键发生配位作用，形成一个活性中间体。

过氧化物与金属配合物发生氧化还原反应，从而实现环氧化合物的合成。

在反应过程中，手性金属配合物起到催化剂的作用，使得环氧化合物具有不对称结构。

二、应用领域Jacobsen不对称环氧化反应在有机合成领域具有广泛的应用。

它可以用于合成医药领域中的药物分子。

由于手性分子在生物活性中起到重要作用，因此能够合成具有不对称结构的环氧化合物对于开发新型药物具有重要的意义。

Jacobsen反应还可以应用于材料领域，合成具有特定空间结构的高分子材料，从而拓展新型功能材料的应用范围。

Jacobsen不对称环氧化反应还在农药合成和天然产物全合成中得到了广泛的应用。

三、未来发展方向随着有机化学合成领域的不断发展，Jacobsen不对称环氧化反应也在不断进行改进和拓展。

未来，可以通过改变金属配合物的结构和配体，提高反应的催化效率和选择性。

另外，还可以探索新的反应底物和反应条件，进一步拓展该反应的应用范围。

结合计算化学和实验方法，研究反应机理，也是未来发展的重要方向之一。

Jacobsen不对称环氧化反应是有机合成领域中一种重要的反应，它可以有效地引入不对称结构，拓展了有机合成的方法和应用领域。

随着有机合成领域的不断发展，相信Jacobsen不对称环氧化反应在未来会有更广阔的应用前景。

四、改进方法为了提高Jacobsen不对称环氧化反应的效率和选择性，研究人员可以通过改进金属配合物的结构和配体，来优化反应条件。

通过设计合适的手性配体，可以提高金属配合物对底物的识别能力，提高反应的立体选择性。

2008年第28卷有机化学V ol. 28 2008588～597第4期, 588～597 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 4*E-mail:Received November 17, 2006; revised August 10, 2007; accepted October 9, 2007.No. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应5891 α,β-不饱和醛酮有机催化不对称环氧化反应1.1 低聚肽为催化剂1980年, Julia 和Colonna [3]报道以低聚肽为催化剂, α,β-不饱和酮在氢氧化钠-过氧化氢水溶液、有机溶剂和低聚肽的三相体系中反应, 获得了具有光学活性的环氧化产物, 反应收率达96%, ee 值达96% (Eq. 1).然而, 苛刻的反应条件限制了该反应的应用, 如反应时间长(有时长达3 d), 反应中需要持续加入氧化剂和碱, 催化剂使用前需要活化处理, 反应底物有限, 凝胶状的催化剂回收困难等[4].Roberts 等[5]为解决这些问题, 从催化体系入手开发出两相催化体系. 用尿素-过氧化氢为氧化剂, 聚亮氨酸(PLL)为催化剂在四氢呋喃中反应, 不仅大大缩短了反应时间, 而且糊状的PLL 通过过滤回收, 循环使用6次, 反应转化率及对映选择性没有明显改变(＞95% 转化率, 96%～98% ee 值). 该催化体系不仅对一些简单α,β-不饱和酮的不对称环氧化有较好的效果, 对一些复杂底物同样有很好的反应效果和选择性(Eq. 2), 在此条件下, 未观察到R 2酯基一侧双键的氧化.为进一步减少催化剂回收损失, Roberts[5,6]在稍后的工作中尝试将PLL 固载到载体硅胶上, 将硅胶负载的催化剂PLLSi 用于环氧化反应, 不仅减少了催化剂损失, 而且进一步提高了反应速率(＜50 min); 另外, 催化剂用量即使降低至2.5 mol%, 反应依然保持较高的对映选择性(93% ee 值). 硅胶负载的聚丙氨酸(PLASi)催化活性不如PLLSi, 产物收率及ee 均有所降低(60%收率, 80% ee 值), 而硅胶负载的聚缬氨酸(PLVSi)和聚苯丙氨酸(PLPSi)的催化活性较差(30% ee 值). 聚氨基酸碳链的微小差异引起催化活性的巨大差异, 其原因至今仍不清楚. 硅胶负载的聚氨基酸催化剂在低活性底物的不对称环氧化过程中表现优秀. PLLSi 以及硅胶负载的聚非天然氨基酸——聚戊基氨基乙酸(PLNSi)是已知小范围低活性α,β-不饱和酮不对称环氧化反应最好的催化剂, 如催化不对称环氧化低活性化合物6～9生成相应的环氧化物10～13 (≥90%转化率, ≥95% ee 值).在研究两相催化体系的同时, 研究人员对三相催化体系的优化探索也在不断进行, 2004年研究有了突破性进展. Militzer, Geller 等[7]通过向三相体系中加入相转移催化剂——溴代四丁基铵(TBAB), 大大加快了Julia- Colonna 环氧化反应速率, 在室温下反应1.5 h, 转化率可达99%, ee 值达94%; 氧化剂和碱的用量也显著降低至底物用量的1.3倍, 而在此前反应所需氧化剂用量为底物用量的30倍. Geller 等[8]在制备催化剂PLL 时还意外地发现, 在相对高温下(甲苯中回流)制得的PLL 催化活性比市售品的催化活性显著提高, PLL 用量可降低至2～5 wt%, 即使降低至0.1 wt%仍能保持较好的催化效果(61%转化率, 80% ee 值)[9]. Gerlach [7b]利用此方法已将反应放大到100 g 级.其它有关低聚肽催化的α,β-不饱和醛酮的不对称环氧化反应的相关技术及研究报道可参考相关文献[10].由于肽本身在反应条件下可能会像酶一样发生各样的构象变化, 因此低聚肽催化的α,β-不饱和醛酮的不对称环氧化反应的确切机理仍不十分清楚[11], 不过大量的研究结果为反应机理的探讨提供了线索及支持.一般认为, 低聚肽的不对称催化活性来源于肽的二级结构及其氨基酸取代基之间相互作用. 无论是直接用低聚肽为催化剂还是用固载到载体上的低聚肽为催化剂, 反应结果提示: (1)低聚肽的N 末端区域是催化活性中心; (2)低聚肽的α-螺旋构象对催化活性有重要作用. 低聚肽的N 末端区域及α-螺旋构象通过氢键与底物相互作用, 形成具有手性环境的反应的过渡态, 从而完成手性催化氧化. Berkessel [12]研究了单体数为1～20的PLL 在三相催化体系中的催化效果, 结果表明5个L -Leu 单体聚合的低聚肽便可使反应ee 值达到最大(96%～98%), 而此时低聚肽恰好能形成一个α-螺旋构象; 随着肽链增长, 反应收率有所增加, 当单体数量达到14个时, 催化活性不再有明显改变. Berkessel [12]和Roberts [13]分别建立了相似的催化模型, 通过实验和计算的方法试图阐明作为催化活性中心的N 末端区域如何与底物相互作用, 但这两个模型对低聚肽中到底哪几个氨基与底物相互作用从而产生催化效果仍存在较大590有 机 化 学 V ol. 28, 2008分歧.当然, 高对映选择性的低聚肽催化剂的催化作用可能不仅局限于α-螺旋构象的存在, β-转角结构同样会使具有反应性的侧链官能团处于肽分子丰富的手性和作用中心, 使得这些官能团能在手性环境中产生催化作用.1.2 氨基酸及其衍生物为催化剂氨基酸及其衍生物属于胺类催化剂, 已成功地应用于许多类型的不对称反应中, 其中L -脯氨酸(L -Proline)及其衍生物是应用最成功的胺类催化剂[14].2005年, Lattanzi 等[15]报道了用商品化的手性胺14为催化剂, 叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂(Eq. 3), 反应获得较满意的结果(87% 收率, 80% ee 值), 但不足的是反应时间较长(105～190 h).对反应机理的研究发现(图1), 在不同的反应步骤中, 催化剂都是以单分子形式参与反应的, 催化剂14的双官能团OH 及NH 2分别与酮羰基氧原子及烷基过氧化氢作用, 形成稳定的过渡态, 底物酮的立体电子效应及分子构象对反应的反应性和对映选择性有重要的影响. 极性、质子、配位性溶剂都会影响过渡态中间体的稳定性, 降低反应的对映选择性, 因此反应在己烷、环己烷等非极性非配位的溶剂中效果较好.图1 Lattanzi 的氨基酸衍生物催化循环反应机理 Figure 1 Lattanzi’s catalytic cycle of amino acid derivatives同年, Jorgensen 小组[16]将手性胺催化剂17用于α,β-不饱和醛的不对称环氧化反应(Eq. 4). 用过氧化氢、尿素-过氧化氢为氧化剂, 反应转化率及对映选择性都很优秀(＞90%转化率, 96% ee 值); 用叔丁基过氧化氢、枯烯基过氧化氢等有机氧化剂, 反应ee 值略有降低(93% ee 值), 但反应转化率有显著降低(30%～40%). 一般的, 反应溶剂对不对称有机催化反应影响较大, 但该反应在不同溶剂(CH 2Cl 2, 甲苯, 95% EtOH, 85% MeOH, 90% THF)中都有优秀的对映选择性(92%～96% ee 值). 值得注意的是, Jorgensen 等还发现该反应可使用便宜、安全及环境友好的水为溶剂, 反应18 h, 转化率28%, ee 值90%. 向水溶液中加入乙醇, 可以提高反应效率及对映选择性, 当V (乙醇)∶V (水)＝1∶1时, 反应9 h, 转化率可高达97%, ee 值达92%.Jorgensen 以极性质子溶剂水或乙醇水溶液为反应溶剂得到了较好的反应结果, 这一结果与Lattanzi 等所得出的实验结论刚好矛盾, 尽管两者所用的反应底物类型略有不同, 但由此可以推测出, 反应底物、氧化剂、催化剂分子之间存在着更复杂的相互作用. Jorgensen 认为(图2)反应第一步是手性胺催化剂17与底物反应生成亚胺盐离子, 然后过氧化物作为亲核试剂进攻β-C 原子生成C —O 键得到烯胺中间体, 接着过氧化物氧原子进攻烯胺C 原子发生环氧化过程, 最后烯胺水解得到产图2 Jorgensen’s 氨基酸衍生物催化循环反应机理 Figure 2 Jorgensen’s catalytic cycle of amino acid derivativesNo. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应591物.1.3 相转移催化剂为催化剂手性相转移催化在不对称合成中占有重要地位, 金鸡纳碱类相转移催化剂用于有机催化的不对称氧化反应的报道也屡见不鲜, 取得了较好的反应结果; 近年来, 研究人员又设计开发出许多新型的相转移催化剂用于有机催化的不对称氧化反应中, 也取得了较好的结果. 1.3.1 金鸡纳碱类相转移催化剂为催化剂自从Wynberg 用金鸡纳碱为相转移催化剂的先驱报道以来, 有许多小组参与了这一催化反应的研究[17]. Lygo, Corey, Adam, Arai 等[18]小组对金鸡纳碱催化剂20的母环结构进行改造, 提高了催化环氧化反应的效率和ee 值, 扩大了反应底物的范围, 使得三取代烯烃、顺式烯烃及缺电子烯烃也得到了很好的结果, 但相对而言, 反应ee 值仍然不高, 而且反应时间长, 反应温度低.2005年Jew [19]向反应体系中加入表面活性剂Span20, 用二聚的金鸡纳碱21为相转移催化剂, 反应只需0.5～12 h, 收率达94%～97%, ee 达97%～98%. 表面活性剂Span20的加入可显著加快金鸡纳碱相转移催化剂的催化反应速率, 并且提高环氧化反应的对映选择性,但可惜的是, 反应对脂肪烃基取代的底物效果较差.1.3.2 新型相转移催化剂为催化剂由于金鸡纳碱类催化剂分子结构的局限, 限制了人们对相转移催化剂更潜在本质的研究, 因此, 人们将注意力转向设计新型的相转移催化剂分子上. 目前, 设计新型相转移催化剂的基本理念是, 使催化剂分子具有分子识别力, 即能够识别具有潜手性的反应底物, 从而使反应获得足够的反应性及对映选择性; 另外, 希望该分子具有表面活性剂的作用.Maruoka 等[17]设计了新型相转移催化剂22, 分子中二芳基甲醇基通过氢键可以识别底物酮羰基, 二苯基甲基及手性萘具有空间识别能力, 将此催化剂用于化合物1的不对称环氧化中, 几乎能定量得到产物, ee 值89%～99%.Hori [20]设计了C 2对称的手性催化剂23, 与Maruoka 的不同, 该分子中的分子识别位点位于手性冠醚结构, 季铵盐N 原子上连有长度不同的碳链, 起到增加表面活性的作用. 此催化剂用于反应(1)中发现, 反应体系中的阳离子对反应效果有关键性的影响, 大的阳离子如K ＋, Cs ＋, N ＋(CH 3)4通常给出较好的ee 值, 分别为75%, 65%, 71%; 另外, 对于不同结构的底物, 通过调整催化剂碳链长度, 产物可获得最佳的ee 值.与Hori 设计的分子类似, Bako 等[21]设计的分子24也可通过调节分子中烃基的长度获得不同的反应结果. 当烃基碳数等于3时, 收率82%, ee 值92%, 反应时间可显著缩短到0.5～4 h.2 烯烃的有机催化不对称环氧化反应烯烃的有机催化不对称环氧化反应已有详细的综述[22], 本文简要概述其中的主要成果, 着重介绍最新的研究进展.2.1 手性胺为催化剂2000年, Aggarwal [23]首次报道了烯烃在手性胺催化剂27存在下, 用Oxone (2KHSO 5＋KHSO 4＋K 2SO 4)为氧化剂, 可获得中等ee 值46%的环氧化产物(Eq. 5); 大位阻及具有极性基团的手性胺催化剂(14, 28, 29)可提高产物的ee 值(54%～66%). 向反应体系中加入少量盐酸592有 机 化 学 V ol. 28, 2008溶液可以提高反应的对映选择性, 缩短反应时间[24].对催化机理的研究表明(图3), 质子化的手性胺30是反应的活性氧化剂, 30不仅作为反应的手性诱导试剂诱导不对称环氧化反应的进行, 同时也活化了氧化剂Oxone 氧化活性; 另外, 质子化的胺还可避免催化剂的氧化[25].图3 手性胺催化的烯烃环氧化反应机理Figure 3 Epoxidation mechanism of alkene catalyzed by chiral amines2.2 亚胺盐为催化剂1976年, Lusinchi 报道了氧杂氮杂环丙烷盐31可不对称催化环氧化烯烃为相应的环氧化物. 后来发现亚胺盐在Oxone 存在下也能不对称催化环氧化烯烃, 于是吸引了许多小组在这一领域探索设计选择性的不对称催化剂, 但即使用“最有效”的催化剂(32～35), 反应ee 值最多只达到70%[26].Page [27,28]在2004年打破了这种停滞的局面. 在催化剂36的存在下, 用Oxone 为氧化剂, 0 ℃下反应20～35 min, 产物(37, 38) ee 值最高达95%, 即使对末端烯, 产物39的ee 也达到29%, 这是已知用亚胺盐为催化剂所达到的最高值. 对反应催化剂用量研究发现, 催化剂用量降至0.5 mol%, 不影响反应ee 值, 只是反应时间延长至2 h. 对催化剂分子构效关系研究发现, 催化剂分子的乙缩醛结构是保持催化剂高催化活性的必要基团[29], 将O 原子用C 原子代替, 催化效果降低, 其可能原因是分子内邻近的氧原子对N 正电荷的稳定化作用, 增加了催化剂分子构象转动刚性, 从而增加了反应的对映选择性.带有砜基结构的催化剂40对苯并呋喃类烯烃有很高的催化活性[30], 反应ee 值可高达97% (Eq. 6). 用NMR 对反应中间体监测发现[31], 在－40 ℃下, 只检测到催化剂43的一个主要氧杂氮杂环丙烷盐中间体44, 此中间体与烯烃作用生成环氧化产物, 由此支持了此催化剂的高对映选择性催化机理(图4). 该反应已应用于抗高血压药Levcromvkalin 的合成[30](图5).图4 亚胺盐高对映选择性催化机理Figure 4 Catalytic mechanism of iminium salts with high enan-tioselectivityNo. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应593图5 Levcromvkalin 的合成 Figure 5 Synthesis of levcromvkalin2.3 手性酮为催化剂非官能团化的反式、三取代及顺式烯烃的不对称环氧化反应长久以来一直存在对映选择性低的问题[32], 使用手性酮作催化剂为此问题提供了解决途径.手性酮催化剂通常由Oxone 与酮原位生成[32,33]. 目前, 高对映选择性的手性酮催化剂46, 47及48都是源于果糖分子结构设计制备的. 这三种催化剂对不同结构的烯烃有不同的适用性及催化效果, 见表1.表1 手性酮催化剂的应用及效果Table 1 The application and effect of chiral ketones催化剂 适用的烯烃ee/% 46 反式烯烃、三取代烯烃一般＞9047 缺电子烯烃 87～97 48环状或非环状烯烃、末端烯烃 71～97这类催化剂在原位生成时受pH 值影响较大. 高pH 值会使Oxone 分解, 低pH 值会造成催化剂发生Baeyer-Villiger 副反应, 但实验结果表明, 通常高pH 值给出的反应结果较好. 虽然有研究称, 手性酮催化剂的催化活性足以与Oxone 的分解相竞争, 但这将使反应消耗大量的催化剂(20 mol%).Armstrong [34,35]使用外消旋的催化剂49, 对E -1,2-二苯乙烯反应给出较好的结果(71% 转化率, 98% ee 值); 可贵的是, 这一催化剂对其他类型的反式及三取代芳烯烃, ee 值一般也能达到70%～98%; 在反应条件下不发生Baeyer-Villiger 分解, 因此, 催化剂用量一般都＜10 mol%. 但令人遗憾的是光学纯度的催化剂49制备比较困难. 若将催化剂49分子中的X 桥环去掉可得到容易制备的单环吡喃型催化剂50[36], 但反应的对映选择性会相应降低(ee 值最高83%).3 羰基化合物α-羟基化的反应光学活性的α-羟基羰基结构普遍存于天然产物及许多药物分子中; 另外, 这一结构也是合成其他重要结构, 如二醇化合物的合成子. 其有效的合成方法之一是用金属银配合物为催化剂, 亚硝基苯为氧化剂, 间接氧化锡烯醇化物[37,38]. 虽然这一催化氧化体系选择性较好, 但这一过程涉及多步反应, 步骤繁琐. 应用有机催化剂催化羰基化合物不对称α-羟基化步骤简单, 对映选择性高, 已经显示出巨大的应用潜力[39]. 3.1 氨基酸及其衍生物为催化剂 3.1.1 以有机过氧化物为氧化剂Zhong [40], MacMillan [41], Hayashi [42]几乎同时报道了以L -Proline 为催化剂, 亚硝基苯为氧化剂的醛的不对称α-氧化反应(Scheme 1). 反应首先生成O —N 化物, 之后经Adams 催化还原或用硫酸铜溶液处理, 使O —N 键断裂, 得到α-羟基化产物.Scheme 1极性溶剂, 如DMF, DMSO, CHCl 3, CH 3CN 等均适于此反应. 3个小组的反应条件及结果如表2.MacMillan [41]用5 mol%(最低可降为0.5 mol%) L -Proline 为催化剂, 在4 ℃反应2～4 h, 收率及ee 值都较高. 值得注意的是, Zhong [40]使用DMSO 为反应溶剂, 在室温下反应, 反应时间可大大缩短至10～20 min, 而反应收率及ee 值仍然较高. Hayashi 等[43]认为, 反应温度较高(＞4 ℃)易使醛发生自身Aldol 反应, 因此他们将反应温度降低至－20 ℃, 产物ee 值略有提高, 但反应时间却因此延长至24 h, 而且催化剂用量也较多.与醛相比, 酮在此条件下的α-氧化并不顺利, 存在反应速率慢、收率低、ee 值低的问题, 并且α-氧化的非594有 机 化 学V ol. 28, 2008表2 α-羟基化反应条件及结果Table 2 Reaction conditions and results for α-hydroxylation作者 L -Proline 用量/mol% 溶剂 反应温度/℃ 反应时间/h 收率/% ee /%Zhong 20 DMSO 室温 0.12～0.3 60～86 97～99MacMillan 5(可降至0.5) CHCl 3 42～4 60～95 97～99Hayashi 30CH 3CN－20 2462～87 98～99对映选择性低, 酮两侧α位同时氧化的副反应较多. Hayashi [44]和Cordova [45,46]等尝试将相对大大过量的酮缓慢滴加到反应体系中, 不仅提高了反应收率(44%～91%), 而且还保证了较高的ee 值(96%～99%) (Eq. 7). Cordova [38]后来又发现, 用PhIO 及58为氧化剂, L -Proline 为催化剂, 在DMF 中反应可直接得到α-OH 化产物, ee 值达77%, 但收率较低, 只有29%.Barbas [47]将羰基化合物的α-羟基化反应用于对称螺酮去对称化反应(ADS), 通过一前一后的胺氧化/O —N 键断裂反应, 得到了含多个手性中心的产物(Eq. 8). 不仅反应的对映选择性十分优秀, 反应的非对映选择性也十分出众(ee ＞99%, de 最高＞99%). 有趣的是, 底物分子a 位取代基对反应的选择性影响不显著, 而b 位羰基取代基却是反应表现出优秀的非对映选择性及对映选择性的关键所在.氨基酸催化不对称α-氧化过程类似与肽催化的α,β-不饱和酮的不对称环氧化过程. 催化剂α位的官能团都具有酸性质子, 酸性质子与催化剂分子中碱性的N 原子共同控制反应的区域选择性. Cordova [48]及Houk [49]通过量子力学计算表明, 反应过程中可能存在三种过渡态: O -anti , O -syn 及N -anti , 其中O -anti 过渡态能量E rel 相对最低, 因此反应的对映应选择性主要来自于O -anti 过渡态的贡献. 然而, Ramachary 和Jemmis [50]认为反应过渡态中还存在着静电力/双偶极-双偶极相互作用], 这种作用也是氨基酸具有选择性催化另一个因素. 但少量的反应动力学研究结果表明, 实际的催化反应过程比以上模型更复杂, 在每个催化循环过程中还可能存在自诱导或自加速作用, 从而使反应速率及ee 值获得提高[51].图 6 反应中可能存在的3种过渡态Figure 6 Three possible transitions existed in the reaction3.1.2 以分子氧为氧化剂分子氧作为安全、廉价、易得的氧化剂对经济和环境两方面都有益处[52]. 利用光或化学方法产生的活泼单线态氧1O 2[53]作为氧源已用于许多合成转化中, 但在不对称氧化反应中只有很少的报道[54].Cordova [54a,55]首次用分子氧实现了醛酮的直接有机催化不对称α-羟基化反应(Scheme 2). 溶剂对反应影响物. 对底物结构研究发现, 链状酮的氧化区域选择性很高, 分子氧通常在取代基最多的一侧氧化.Scheme 2多种氨基酸可用于醛的分子氧α-羟基化反应, 但L -Proline 最有效(45%～95%收率, 16%～48% ee 值). 对No. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应595L -Proline 结构修饰发现, α-位修饰L -Proline 催化活性可大幅提高. α-甲基化的脯氨酸能显著提高产物的ee 值(54%～66%). 对位吸电基取代的苄基醛在三甲基硅取代的催化剂17, 63, 64催化下, 反应收率可提高到71%, ee 值可达98%, 催化活性63＞64＞17.用L -Proline 催化酮的分子氧α-羟基化反应所得ee 值较低(18% ee ), α-甲基脯氨酸可使反应ee 值提高到 48%; 使用直碳链的L -丙氨酸和L -缬氨酸为催化剂, ee 值可分别达到56%, 49%, 但是得到构型相反的产物. 反应虽然只得到中等ee 值的产物, 这一结果却丰富了氨基酸催化剂的种类, 并且将推动人们对催化机理的进步研究, 因为在此之前, 一般认为只有五元环的氨基酸才能保证反应的高效性及高对映选择性[55a]. 3.2 金鸡纳碱为催化剂Dupont 公司在开发一种新型农药的过程中非常幸运的发现金鸡纳碱(＋)-辛可宁可催化不对称氧化β-二羰基化合物, 得到中等ee 值(50%)的α-羟基化产物(Eq. 9). 而在此之前所尝试的手性胺或氨基酸、手性季铵盐等有机催化剂对此反应无效, 过渡金属配合物催化剂催化所得产物也没有明显ee 值[56].对催化剂辛可宁(cinchonine)的结构进广泛的修饰研究发现, 手性碳原子上的羟基修饰后会显著降低反应的ee 值[57]; 另外, 喹啉母环6位上引入OCH 3基会降低反应ee 值; 而引入OH 后, ee 值有所提高(69% ee 值), 同时, 烯键单溴化后, ee 值进步提高(70%), 但二溴化ee 值略有降低(66% ee )[58]. Jorgensen [59]改用枯烯基过氧化氢为氧化剂, 二氢奎宁(dihydroquine)为催化剂, 使反应的ee 值达66%, 收率达88%, 只不过所得产物为R 型. 无水及非亲核性溶剂对反应速率及对映选择性无明显影响, 均可用于此反应, 但实验中发现, 此反应具有相转移催化反应特征[60], 当使用甲苯为溶剂时, 反应产物会随反应的进行不断析出, 这样简化了分离过程, 并且有利于催化剂的回收利用.4 小结与展望有机催化的不对称氧化反应在短短几年已经出现十分可喜的发展, 其具体表现在: (1)催化剂种类不断增加, 为各种类型的不对称氧化反应催化剂的选择提供了广泛的空间; (2)反应底物的范围不断扩大, 对一些金属有机催化效果较差的反应底物, 利用有机催化剂可以取得很好的反应收率和对映选择性; (3)催化剂回收方便, 多次循环利用不降低反应选择性; (4)保持有机催化优点的同时, 向更绿色的方向发展, 例如出现了一些使用水为溶剂、用氧气或空气为氧化剂的反应.当然, 有较好应用前景的催化反应除了具备以上几个要求, 催化剂用量需要降低到工业可接受的水平, 同时能得到高对映选择性的产物, 这点正是有机催化不对称氧化反应需要不断努力之处. 为了实现这一目标, 除了可采用传统的催化剂筛选修饰的方法, 利用一些新兴理念和技术(例如基于分子识别概念、纳米技术、分子自组装设计制备催化或离子液体为反应溶剂等)也可能获得可喜的结果; 另外, 对反应机理的深入研究是关键. 利用先进分析仪器跟踪反应进程、捕捉反应中间体推断反应机理是常用手段, 但这些推断目前常常缺少反应动力学数据的支持, 这是将来需要不断努力的. 利用计算机对反应过程进行量子化学计算, 从理论上提出更深层次或更新的反应机理模型或影响因素, 也是不应忽视的方向.有机催化的不对称氧化反应已经步入黄金时期, 相信今后的发展一定会秉承目前的发展趋势继续前进, 并且出现新的突破. 有机催化的不对称氧化反应将与酶催化、金属有机催化一起成为不对称催化氧化反应的三项有力工具.References1 Peter, I. D.; Lionel, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43,5138.2 (a) List, B.; Yang, J. W. 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Chem. 2004, 24, 7 (in Chinese).(张治国, 王歆燕, 孙川, 石鸿昌, 有机化学, 2004, 24, 7.)23 (a) Adamo, M. F. A.; Aggarwal, V. K.; Sage, M. A. J. Am.Chem. Soc. 2000, 122, 8317.(b) Adamo, M. F. A.; Aggarwal, V. K.; Sage, M. A. J. Am.Chem. Soc. 2002, 124, 11223.24 Ho, C. Y.; Chen, Y. C.; Wong, M. K.; Yang, D. J. Org.Chem. 2005, 70, 898.25 Aggarwal, V. K.; Lopin, C.; Sandrinel, F. J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 7596.26 Wong, M. K.; Ho, L. M.; Zheng, Y. S.; Ho, C. Y.; Yang, D.Org. Lett. 2001, 3, 2587.27 Page, P. C. B.; Buckley, B.; Blaker, J. Org. Lett. 2004, 6,1543.28 Page, P. C. B.; Barros, D.; Buckley, B. R.; Ardakani, A.;Marples, B. A. J. Org. Chem. 2004, 69, 3595.29 Page, P. C. B.; Rassias, G.. A.; Barros, D.; Ardakani, A.;Buckley, B. R.; Bethell, D.; Smith, T. A. D.; Slawin, Alexandra, M. Z. J. Org. Chem. 2001, 66, 6926.30 Page, P. C. B.; Buckley, B. R.; Heaney, H.; Blacker, A. J.Org. Lett. 2005, 7, 375.31 Page, P. C. B.; Barros, D.; Buckley, B. R.; Marples, B. 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不对称催化在有机化学中的应用不对称催化反响是使用非外消旋手性催化剂进展反响的，仅用少量手性催化剂，可将大量前手性底物对映选择性地的转化为手性产物，具有催化效率高、选择性高、催化剂用量少、对环境污染小、本钱低等优点。

经过40 年的争辩，不对称催化已进展成合成手性物质最经济有效的一种方法。

不对称催化领域最关键的技术是高效手性催化剂的开发，由于手性催化剂是催化反响产生不对称诱导和把握作用的源泉。

美国孟山都公司的Knowles 和德国的Homer 在1968年分别觉察了使用手性麟一锗催化剂的不对称催化氢化反响，从今不对称催化反响快速进展。

近几十年来手性配体的开发是不对称催化领域最为关注的焦点，并已合成出上千种手性配体，其中BINAP和(DHQD)2PHAL等已实现工业化应用，对映选择性已到达或接近100％，在氢化、环氧化、环丙烷化、烯烃异构化、氢氰化、氢硅烷化、双烯加成、烯丙基烷基化等几十种反响中取得成功，同时在均相催化剂负载化、水溶性配体固载化等争辩中也取得了突出成果。

以下是不对称催化争辩的一些实例。

一、脯胺酸及其衍生物催化的不对称Michael 加成反响Listd、组在2022 年首次用脯氨酸作催化剂争辩了不对称Michael 成反响。

以DMSO为溶剂进展催化反响，获得了较好的收率，但是选择性却很差。

这与之前报道的脯氨酸催化的不对称Aldol 反响相比，e.e 值明显降低。

随后，2022 年Endersd、组对该反响进展了进一步的探究。

在筛选L．脯氨酸用量时，觉察反响中实际起催化作用的是溶解于溶剂DMSO 中的L．脯氨酸，为此于体系中参加肯定量甲醇或以甲醇为溶剂来增大L．脯氨酸的溶解度，同时加大催化剂的用量，该反响的e．e．能够提高到57％，但是反响时间大大延长。

Leyd 小组用脯氨酸衍生的四氮唑为催化剂17 进展的不对称Michael 反响，不仅抑制了脯氨酸需要使用大极性的DMSO 溶剂，而且还使e．e．值明显提高。

再次声称本文观点为个人观点，各种信息来自于互联网以及文献。

学校的排序参考了US News 2011版本的Organic Chemistry 的排名，不代表本人观点。

所有查阅的教授的研究方向均为有机化学方向，chemical biology 以及biochemistry 不在范围之内。

大体来看，有机化学方向的申请主要集中在全合成以及方法学这两个小方向上面，而很多group 的研究方向都是同时涵盖了这两个方向，所以选择的余地相对较大。

一些常见的缩写列举如下。

JACS = the Journal of American Chemical SocietyACIE = Angewandte Chemie International EditionCNS paper = Cell paper、Nature paper and Science paperAP = Associate Professor or Assistant Professor，这两个词本身有很大区别。

Harvard UniversityHarvard is Harvard。

即便我已然非常满意自己今年的申请结果，每当说这句话的时候，我还是会多少有那么一点点的不甘心。

当然，这句话第一次从别人那里听到是在当时UPenn 的某个宣讲会上。

Prof. Kozlowski（postdoc 跟的是Evans）说到这句话的语气似乎透着无限的羡慕与怨念。

所以，就算当年看着Harvard CCB 的faculty list 里面那为数不多的几个做有机的教授的时候，你还是很难抵挡得住Harvard 这个词本身所带来的太多诱惑。

除去年事已高的Prof. E. J. Corey和Prof. D. A. Evans，Prof. A. G. Myers 的主页似乎N年也难得更新一次，最近好不容易更新了一次，才略微搞清楚了这个group到底做了啥，基本上是合成和方法学掺半，合成方面以具有endiyne结构的天然产物为主（当然之前好像还做了四环结构的天然产物），方法学则主要是各种环氧和diol 的化学。

翻译文献：Regioselective Isomerization of 2,3-Disubstituted Epoxides to Ketones: An Alternative to the Wacker Oxidation ofInternal AlkenesJessica R. Lamb, Michael Mulzer, Anne M. LaPointe, and Geoffrey W. Coates* 2,3-二取代环氧化物选择性异构化为酮：一种代替非端烯Wacker氧化的途径摘要：我们研究发现一种有可替代非端烯Wacker氧化的途径。

对反式烯烃环氧化后，再在温和的条件下高选择性地异构化得到66−98%的给定的主产物酮。

通过初步的动力学和同位素标记法的研究，表明环氧键开环翻转为我们所提机制的控速步骤。

采用类似的催化体系对反式环氧化物进行动力学拆分，给出一些对合成有用的K rel=17−23的苄基取代基的选择性因素。

引言：Wacker氧化是一种在Pd催化下将末端烯烃经两步氧化成甲基酮的重要的、行之有效的方法(如图1a所示)。

实验证明在这种转化中，官能团能对各种氧化剂保持稳定性和有效性，这对合成化学家来说是一个非常有用的手段。

而且甲基酮是主要的产物，大量的记录表明，连在烯丙基上的杂原子或吸电子基团是改变区域选择性的关键，像乙醛是主要的产物。

2,3-二取代烯烃的Wacker氧化一直发展缓慢，主要是因为其活性低和选择性差。

在上世纪80年代，Tsuji等人系统地研究了链内的Wacker氧化，并用羰基、醚和酯作为导向基团来实现选择性，但收率有限。

紧接着，有些研究者发现乙醛作为末端烯烃的选择性产物的情况能够适用于含有类似的定位基链内烯烃实现选择性氧化。

最近，通过开发可靠地氧化高活性的内烯烃的体统，Grubbs, Sigman，Kaneda再度研究内烯烃的Wacker氧化(如图1a所示)。

发现的所有强的定位作用，都是氧化发在远端的碳得到的。

手性药物及中间体的发展现状及趋势刘庆彬(河北师范大学化学化工研究所，石家庄050091)1．手性药物及中间体发展起因及意义在生命的产生和进化过程中，造成了生物体内的蛋白质，核酸, 酶和细胞表面受体具有特定的手性结构，因此生物体对不同立体手性分子具有不同的生理和化学反应，从而导致光学活性不同的手性分子具有不同的药理和毒理作用。

最著名的例子是20世纪50年代中期，欧洲的反应停事件，反应停（沙利度胺Thalidomide）作为镇静剂，用于减轻孕妇清晨呕吐，结果导致产生1.2万海豹畸形儿的悲剧。

后来研究表明只有R－沙利度胺具有镇静作用，S－沙利度胺具有至畸作用。

大多数手性药物中不同的光学异构体具有不同的药理和毒理作用，如：L－多巴（L－dopa）是治疗帕金森的药物，而D－多巴却有严重的副作用。

β－受体阻断剂普萘洛尔S－体的活性是R－体的98倍。

左旋西替利嗪的抗过敏活性是混旋体二倍。

其右旋体没有活性且有副作用。

不仅医药如此，农药，除草剂，植物生长调节剂，甜味剂和香料都表现出不同的手性识别，如甜冬素的右旋体具有甜味，其左旋体具有苦味。

柠檬烯的左旋体为柠檬味，其右旋体为橘子味。

除草剂Metolachlor四种异构体中只有两种异构体有活性。

鉴于不同的光学活性的手性分子具有如此大的差异，1984年荷兰药理学家Ariens极力倡导手性药物以单一对映体上市，他的观点得到药物部门的重视，欧洲，日本和美国的药政部门相继做出了相应的管理规定，如美国FDA1992年5月规定：手性药物以单一对映体的形式能更好的控制病情，简化剂量－效应关系。

虽然不排除以消旋体申请药物，但要分离对应体，分别进行实验，说明手性药物中所含单一对映体的药理，毒性和临床效果。

否则对映体有可能作为50％的杂质对待，难以批准。

自此之后，手性药物的市场一直保持快速增长的态势，手性药物的研发已成为当今世界新药研发的发展方向和热点领域。

从而也带动了手性中间体的发展。

不对称环氧化：
S h a r pless体系（仅对烯丙醇类底物有效）
分子筛存在下，钛酸四异丙酯（Ti(OiPr)4）：酒石酸二乙酯（DET）（D或L）用量，，TBHP(叔丁基过氧化氢)。

手性Salen催化体系(催化顺式烯烃环氧化较高选择性)：Salen-Mn(III)催化剂，NaClO水溶液、H2O2，亚碘酰苯，
Jacobsen 催化剂
Katsuki 催化剂
手性酮催化体系:
KHSO5为氧化剂，与手性酮原位生成dioxirane,后者可进行不对成环氧化烯烃，
手性金属卟啉催化体系：
负载手性催化体系：
不成熟方法：
手性亚胺盐催化剂
聚氨基酸催化剂
手性季铵盐催化剂
唐除痴周正洪《不对称反应概论》
《不对称催化反应.。

jacobsen 配合物催化下的不对称动力学拆分水解-回复题目：Jacobsen 配合物催化下的不对称动力学拆分水解导言：不对称催化可以实现对手性药物、化学品和天然产物的高选择性合成，从而成为有机合成领域中的重要工具。

Jacobsen 配合物因其独特的结构和催化性能而受到广泛关注。

本文将重点探讨Jacobsen 配合物在催化不对称动力学拆分水解反应中的应用，以及该过程的机理和影响因素。

一、不对称动力学拆分水解的概述不对称动力学拆分水解是一种重要的不对称催化反应，它通过在反应中引入手性的催化剂，使反应产物中具有某种特定手性。

特别地，Jacobsen 配合物作为一类重要的手性催化剂，能够实现对手性化合物的高选择性合成。

二、Jacobsen 配合物的结构与性质Jacobsen 配合物的基本结构是由二氨基五配位锰（Ⅲ）盐与双酮配体构成。

它们具有对于所催化反应非常关键的手性中心，这决定了催化剂的选择性。

此外，Jacobsen 配合物由于其良好的溶解性和稳定性，被广泛应用于有机合成领域。

三、Jacobsen 配合物催化不对称动力学拆分水解的机理Jacobsen 配合物催化的不对称动力学拆分水解反应可以分为以下几个步骤：1. 底物结合：Jacobsen 配合物首先与底物发生弱的非共价作用，形成底物-催化剂复合物。

2. 质子转移：底物与催化剂复合物之间发生质子转移反应，形成过渡态。

3. 调和转动：过渡态中的底物分子和催化剂发生调和转动，这是决定反应选择性的重要步骤。

4. 断裂和生成：在转化过渡态的同时，底物中的键断裂并生成具有手性的产物。

四、影响Jacobsen 配合物催化不对称动力学拆分水解的因素在实际的反应过程中，有许多因素会影响Jacobsen 配合物催化的不对称动力学拆分水解反应。

以下是几个重要的因素：1. 催化剂选择：Jacobsen 配合物的选择将直接决定反应的手性选择性和活性。

2. 底物结构：底物的结构也会对反应的催化效果产生重要影响，特别是底物中的手性中心部分。

jacobsen 配合物催化下的不对称动力学拆分水解1. 引言1.1 概述在化学领域中，不对称催化反应一直是一个重要的研究方向。

它通过使用手性配体和过渡金属催化剂，实现了对手性产物的高选择性合成。

近年来，jacobsen 配合物作为一类常用的手性配体，在不对称催化反应中发挥着重要作用。

本文将探讨jacobsen 配合物在动力学拆分水解反应中的应用。

1.2 文章结构本文共分为五个部分，包括引言、jacobsen 配合物催化下的不对称动力学拆分水解、实验方法和条件、结果与讨论以及结论与展望。

首先，在引言部分我们将概述本文主题，并介绍文章的结构安排。

接着，我们将详细介绍jacobsen 配合物及其在该反应中的作用机制。

然后，给出实验方法和条件，并进行相关实验步骤及观察指标的说明。

紧接着是结果与讨论部分，我们将分析实验结果，并探讨不对称动力学拆分水解反应机理以及影响反应效率的因素。

最后，在结论与展望部分总结研究成果，并提出可能存在的问题和改进方向，展望未来的研究方向及应用前景。

1.3 目的本文旨在通过对jacobsen 配合物催化下的不对称动力学拆分水解进行深入研究，探索其反应机理，分析影响反应效率的因素，为实现高选择性合成手性产物提供理论基础和实验依据。

同时，本文也旨在为进一步研究和开发新型手性配体及催化剂提供参考和借鉴。

2. jacobsen 配合物催化下的不对称动力学拆分水解:2.1 jacobsen 配合物的介绍:Jacobsen 配合物是由丹麦化学家Jacobsen于1993年首次报道的一类手性配合物，通常用于不对称催化反应中。

它们设计精致，具有高立体选择性和催化活性，常用于促进不对称催化反应的进行。

Jacobsen 配合物的结构包含一个手性氮氧桥酸盐配体和过渡金属离子。

2.2 动力学拆分水解的概念和原理:动力学拆分水解是一种通过加入催化剂来加速水解反应速率的方法。

在此过程中，水分子持续与底物分子发生反应，并将其切割成两个或多个较小的产物。

氮杂环卡宾不对称催化环化反应研究氮杂环卡宾（NHC）不对称催化环化反应研究导言：有机合成中的不对称催化反应是一项重要且极具挑战性的任务。

通过引入手性配体，可以有效控制反应中的立体选择性，从而获得手性化合物。

近年来，氮杂环卡宾（NHC）催化剂在不对称合成中展现出了巨大的潜力。

本文将探讨氮杂环卡宾催化剂在不对称环化反应中的研究进展。

一、氮杂环卡宾的简介氮杂环卡宾是一种具有孤对电子的中间体，广泛应用于有机合成中。

其具有较强的电子给体性质和良好的稳定性，被广泛应用于催化剂设计中。

尤其是氮杂环卡宾配体的手性化合物，有望实现不对称催化反应。

二、氮杂环卡宾不对称催化环化反应的机理氮杂环卡宾催化剂通过配位到底物分子上，形成过渡态，从而降低活化能，加速反应的进行。

催化剂的手性影响着反应中的立体选择性，确定手性产物的生成。

三、氮杂环卡宾不对称催化环化反应的应用1. 环化反应的不对称合成：氮杂环卡宾催化剂可以催化多种环化反应，如亲核芳香取代、C-H键官能团化等。

这些反应在天然产物合成中具有重要意义，并且手性选择性高。

2. 功能化合物的合成：利用氮杂环卡宾催化剂进行环化反应，可以同时实现官能团化的导入，从而合成具有新颖结构和功能的化合物。

例如，通过氮杂环卡宾催化剂的作用，可以实现螺环化合物的构建。

3. 药物合成：氮杂环卡宾催化剂在药物合成中具有广泛应用前景。

通过不对称合成，可以合成手性药物分子，提高其药效和减少副作用。

氮杂环卡宾催化剂在药物合成中的应用可以帮助化学家实现对药物结构的精确控制。

四、挑战与展望尽管氮杂环卡宾催化剂在不对称环化反应中展现出了巨大的潜力，但仍面临一些挑战。

首先，目前对氮杂环卡宾催化剂的设计和合成尚未完全掌握。

其次，对于不对称环化反应的机理仍存在一定的争议，需要进一步的研究。

未来的研究可以侧重于开发新的氮杂环卡宾配体，提高催化剂的催化活性和手性选择性。

总结：氮杂环卡宾不对称催化环化反应是一项具有重要意义的研究课题。

不对称合成反应的发展趋势不对称合成反应是有机合成领域中一项关键性技术，旨在合成手性化合物，即具有左旋和右旋两种非重合称异构体的化合物。

手性化合物在医药、农药、农业、材料科学等领域具有广泛的应用前景。

然而，传统的对称合成方法通常会生成等量的手性异构体，而不对称合成反应可以选择性地合成单一手性异构体，因此成为了十分重要的研究领域。

随着对不对称合成反应的理解和技术的不断深入，该领域的发展呈现出一些特定的趋势。

首先，翻新传统催化剂的设计是不对称合成反应领域的一个重要研究方向。

传统催化剂需要在高温高压下运行，以达到理想的反应效果。

而在实际合成中，这种条件会导致副反应的产生，降低产物纯度。

因此，研究人员正在不断改进催化剂的设计，以降低反应条件，提高手性选择性。

例如，多酸类催化剂、含氮杂环催化剂和金属有机铍催化剂等都是最近的研究热点。

这些新型催化剂在对称合成中展示了良好的催化活性和高手性选择性。

其次，合成策略的多样化也是不对称合成反应发展的一个重要方向。

人们正在探索新的反应机理和策略，以实现高效、高手性选择性的反应。

例如，以不同的基础研究为基础，发展了新的反应类型，如不对称的C-H键和C-C键功能化反应，以及具有新颖催化剂的金属有机化合物的催化剂设计。

这些新策略和反应类型不仅提高了反应的效率和选择性，还拓宽了不对称合成反应的应用范围。

此外，新颖的底物和试剂也受到了广泛的关注。

过去，不对称合成反应主要集中在芳香烃和醇类底物的合成上。

但是，随着对手性合成需求的不断增加，人们对更多复杂底物的合成进行了研究，如含氮化合物、杂环化合物和含氧化合物等。

同时，研究人员还开发了新型的手性试剂，如手性离子液体等。

这些新颖的底物和试剂为不对称合成反应的设计和开发提供了更多的可能性。

还需要指出的是，可持续发展和环境友好性已经成为不对称合成反应领域的热点问题。

随着环境保护意识的增强，研究人员迫切需要开发更环境友好的合成方法。

因此，水催化和酶催化等绿色催化剂的研究取得了显著的进展。

手性布朗斯特酸催化不对称环化反应的研究进展
蒋俊;龚流柱
【期刊名称】《合成化学》
【年(卷),期】2009(017)005
【摘要】综述了近年来利用多种手性布朗斯特酸催化的Aza Diels-Alder反应、Pictet-Spengler 反应、Nazarov 反应、1,3偶极环加成反应、多组分及串联反应构建手性环状分子的研究进展.参考文献38篇.
【总页数】12页(P521-531,536)
【作者】蒋俊;龚流柱
【作者单位】中国科学院,成都有机化学研究所,四川,成都,610041;中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学技术大学,微尺度物质科学国家实验室,安徽,合
肥,230026
【正文语种】中文
【中图分类】O625
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不对称有机催化合成硝基苯并[7]轮烯和螺环四氢噻吩化合物的
反应研究
21世纪初,得益于List,MacMillan和Jacobsen等人的开拓性研究,有机小
分子催化获得迅速发展。

在有机小分子催化研究中,不对称串联反应作为合成复杂手性化合物的重要手段受到化学家的广泛关注。

其中,有机双功能催化剂在不对称催化串联反应中表现出突出的潜力与优势。

本论文利用有机双功能催化剂催化的不对称串联反应,研究了手性硝基苯并[7]
轮烯和螺环四氢噻吩化合物的不对称合成方法。

第一章,对近年来有机双功能催化剂在不对称串联反应中的应用以及双环[3.2.1]辛烷骨架的合成方法进行了总结、归纳。

第二章,发展了一种双功能硫脲催化下的2-烷基-3-羟基萘-1,4-二酮和硝基烯的不对称Michael/Aldol[3+2]串联环化反应,实现了含双环[3.2.1]辛烷骨架的硝基苯并[7]轮烯的不对称合成。

为具有潜在生物活性的双环[3.2.1]辛烷类化合物的不对称合成提供了一种新方法。

第三章,利用双功能催化剂催化下硫代苯乙酮与糖精衍生物的[3+2]环化反应,开发了一种手性螺环四氢噻吩化合物的不对称合成方法。