不对称催化氢化不仅是不对称合成的热点之一,也是目前合成手性化合物的重要方法。不对称催化氢化研究内容主要包括新型手性配体与新的潜手性底物的设计与合成。虽然目前已经研制了两千多种手性膦配体,但是并没有适合于所有底物的万能配体,有必要开发新型手性膦配体以满足不同类型底物不对称氢化的需要。潜手性底物不对称氢化后生成的手性氨基酸、手性胺、手性醇等是合成医药、农药、天然产物等手性化学品常用的中间体,例如除草剂Metolachlor的手性中心是通过不对称氢化诱导产生的,因此,新的潜手性底物的开发也同样重要。基于以上两个目的,设计合成了一个新型手性双膦配体和两类新型β-羰基烯胺并对其不对称氢化进行了系统研究。1.以间溴苯酚为起始原料,用N,N-二乙基氨基甲酰氯把酚羟基保护起来生成间溴苯酯19;两分子19在FeCl3催化下发生偶联反应形成联苯骨架24,用NaOH脱去保护基就得到化合物25,25与C3*-2, 4-戊二醇发生Mitsunobu反应获得构型不同的两个非对映异构体23,经过柱层析分离后得到二溴化合物23,最后用二环己基氯化膦淬灭整个反应就得到新配体C3*-Cy-TunePhos。考察了新配体在不对称氢化方面的应用,发现该配体在铑催化的α-脱氢氨基酸酯和甲叉丁二酸二甲酯的不对称氢化反应中具有非常好的立体选择性,ee值均高达99%。以上结果证明该配体具有优良的催化性能,其不同于大多数配体的最大优点是可以在空气中保存。2.在Dean-Stark分水体系中,预先制备好的1,3-二酮与乙酰胺在对甲苯磺酸催化下发生克莱森缩合,以高达90%的产率合成了一类氨基被保护的新型底物——β-羰基烯酰胺。由于分子内氢键的存在,所有的产物都是Z式构型。筛查不对称氢化反应条件后,用Rh-DuanPhos催化体系对合成的15个β-羰基烯酰胺进行不对称氢化。发现在甲醇溶液中,β-羰基烯酰胺中的C=C键被Rh-DuanPhos氢化还原,以大于99%的ee值合成了一类光学纯的β-氨基酮。在乙酸乙酯溶液中,β-羰基烯酰胺中C=C键和C=O键同时被催化还原,以大于99%的ee值和小于1:99的d.r.值制备了14个光学纯的反式-1,3-胺醇。先用Rh-DuanPhos还原β-羰基烯酰胺中C=C键,再用钯碳把β-羰基烯酰胺中的C=O键还原为亚甲基,以大于99%的ee值得到了10个γ-芳基异丁胺。以上三类手性化合物是具有活性的天然产物和畅销药物中常见的结构单元,可以利用他们来制备手性农药和医药。3.取代芳基乙酮和甲酸乙酯在乙醇钠催化下先生成β-羰基烯醇钠,接着向上述悬浮液中加入氯化甲铵,采用“一锅法”以高达66%的产率得到了一类氨基没有任何基团保护的β-羰基烯胺。在筛选的最佳反应条件下,用trans-[RuCl2{(S)-xylbinap}-{(S)-daipen}]对合成的10个β-羰基烯胺进行不对称氢化,制备了一类手性γ-胺醇,所有产物都取得了99%的ee。值得注意的是,对于Z式和E式底物组成的混合物,该催化剂的对映选择性依然能够保持在99%。新型配体C3*-Cy-TunePhos的开发不仅为手性双膦配体家族增加了一个新的成员,也为高效合成手性氨基酸和手性甲叉丁二酸二酯类化合物提供了新的途径。两类β-羰基烯胺的开发及其不对称氢化研究的成功丰富了手性β-氨基酮、反式-1,3-胺醇、手性γ-芳基异丁胺、手性γ-胺醇的制备方法,也是首次利用不对称氢化法合成了以上四类高光学纯的化合物。本论文的研究结果不仅可以为工业上制备具有光学活性的胺醇和芳基异丁胺类手性农药和医药的提供了经济的合成路线,也为有机化合物官能团转化奠定了一定的理论基础,具有非常重要的理论和应用价值。