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不对称催化氢化是构建手性化合物的有效途径之一，设计发展高活性、高对映选择性的手性催化体系是不对称催化氢化中永恒的课题。手性单齿磷配体具有合成简单、易于修饰、便于组库等优点，在许多官能团化烯烃的不对称催化氢化中表现出了优秀的结果，然而在一些挑战性底物的不对称催化氢化中仍然存在活性不高、选择性低或底物适用范围有限等问题。本论文将手性单齿亚磷酸二酯配体与Rh(Ⅰ)组成的催化体系应用在一些具有挑战性的不饱和酸类底物的不对称催化氢化反应中，表现出了优秀的活性和对映选择性。
一.手性单齿磷配体的合成及其在Rh(Ⅰ)催化的α-取代乙烯基膦酸不对称氢化中的应用
参照本组发展的方法，以廉价的邻甲氧基苯甲醛为原料，制备了一系列含有1，2-二苯基乙二胺骨架的手性二酚(S,S)-39。从各种不同骨架的手性二酚出发，合成了一系列手性单齿亚磷酰胺(S,S)-30-31。
以手性单齿亚磷酰胺配体DpenPhos与Rh(Ⅰ)形成的络合物为催化剂，对Rh(Ⅰ)催化α-苯基乙烯基膦酸进行了不对称催化氢化。研究发现，催化剂中的手性亚磷酰胺配体(S,S)-30e在α-苯基乙烯基膦酸43a的作用下发生了水解反应，在反应体系中现场转化成为手性亚磷酸二酯配体(S,S)-40b，并与Rh(Ⅰ)形成了新的催化剂前体。受此启发，我们又合成了手性亚磷酸二酯配体(R)-20、40-42，并考察了该类配体在Rh(Ⅰ)催化的α-取代乙烯基膦酸不对称氢化中的应用。该反应具有很高的活性和优秀的对映选择性，在温和的条件下，以三乙胺为添加剂，多种底物均可以完全转化，并以98-＞99％的对映选择性得到相应的氢化产物，催化剂用量可以降低至0.01mol％。应用我们所发展的催化体系Rh(cod)2OTf/(S,S)-40b，以不对称催化氢化反应为关键步骤，成功地实现了α-芳基膦胺霉素(Fosmidomyein)类似物的不对称合成。
通过非线性效应的考察，催化体系31pNMR和1HNMR研究，催化剂前体络合物[Rh(cod){(S,S)-40b}2]OTf的单晶X-射线衍射结构分析，以及金属Rh(Ⅰ)和配体(S,S)-L40b在不同比例下对反应活性和对映选择性的影响的考察，我们对该体系的反应机理进行了初步的探索。
二.手性单齿亚磷酸二酯配体在Rh(Ⅰ)催化的α-芳基丙烯酸或3-芳基-3-丁烯酸不对称催化氢化中的应用
以[Rh(cod)Cl]2与亚磷酸二酯配体(S,S)-40b形成的络合物为催化剂，三乙胺为添加剂，在1mol％催化剂用量下，成功实现了α-芳基丙烯酸59a-0的不对称催化氢化。在所考察的15种底物中，反应均以定量的转化率和最高95％ee得到相应的手性α-芳基丙酸60a-0。该催化体系为萘普生、布洛芬和氟比洛芬等非甾体抗炎药物的手性合成提供了一条简便高效的途径。手性亚磷酸二酯配体(S,S)-40b与[Rh(cod)Cl]2形成的催化体系还用于3-芳基-3-丁酸66a-g的不对称催化氢化中，以三乙胺为添加剂，可以取得最高97％的对映选择性。
三.手性单齿亚磷酸二酯配体在Rh(Ⅰ)催化的α或β-CF3-取代不饱和羧酸不对称催化氢化中的应用
采用手性单膦配体与非手性配体混合的策略，将手性亚磷酸二酯配体(S)-21c与Rh(Ⅰ)前体以及三苯基膦按一定比例（摩尔比2∶1∶1）混合，得到混合配体催化剂。在催化量吗啡啉的存在下，成功实现了α或β-CF3-取代不饱和羧酸的不对称催化氢化反应。该催化体系对α-CF3-取代不饱和羧酸68a-1的不对称催化氢化中，所考察的12个底物，反应均可以取得定量的转化率，对映选择性95-98％。其中，以异丙醇和水为混合溶剂时，底物68a的催化剂用量可以降低至0.1mol％。
该催化体系对β-CF3-取代不饱和羧酸70a-m的不对称催化氢化中，在1mol％的催化剂用量和催化量吗啡啉的存在下，反应均取得了定量的转化率和优秀的对映选择性(97-＞99％ee)。其中，氢化产物71j是植物生长调节剂TFIBA，可以通过我们的催化体系以定量的转化率和99％的ee值获得。