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不对称催化氢化在有机合成反应中起着非常重要的作用,越来越多的课题组致力于这一方面的工作。到目前为止这一方面的工作已经取得了很大的进展。尽管如此,不对称催化氢化仍然有很多难点与挑战有待解决。目前所发展的很多配体的通用性都比较差,基本上每类配体都有自己的优缺点,配体结构的改变可以对反应结果的改变具有重大影响,因此仍然有很多课题组致力于新型配体的设计与合成。本文主要围绕我们小组所发展的一类苄位取代的膦噁唑啉配体以及PHOX类膦氮配体和二茂铁骨架的膦噁唑啉配体的Ir络合物在C=C以及C=N双键的不对称催化氢化反应中的应用。
1.苄位取代的P、噁唑啉配体Ir络合物在非官能团化烯烃的不对称催化氢化反应中的应用
我们改变了苄位取代配体的合成路径,从而可以顺利的合成其它膦上芳基取代基的配体。并将这一类配体合成其金属Ir络合物。
苄位取代配体的Ir络合物在非官能团化烯烃的氢化中体现了较高的反应活性,并且可以以最高97%的ee值得到产物。在三取代的烯丙酯以及丙烯醇的不对称还原中也都取得了100%转化率和优秀的ee值。在这几类底物的还原过程中我们发现,构型相反的两个底物可以以较为接近的ee值以及相反的构型得到光学活性的化合物,这在一定程度上体现了苄位碳原子的增加对反应结果的影响。
我们对反应的机理也进行了一些初步的讨论,并推测了配体的手性是如何决定产物的构型的可能原因,为我们下一步的工作打下了基础。
2.苄位取代配体的Ir络合物在C=N氢化反应中的应用
我们尝试了将我们小组发展的苄位取代的配体应用在了亚胺类化合物以及喹啉类化合物的不对称催化氢化反应中。在亚胺类化合物的还原反应中,我们发现芳基甲基酮类的芳基胺类亚胺可以在催化量为0.3mol%的条件下,以较高的转化率以及最高89%的ee值得到产物。但是对于其它一些类型的亚胺反应的结果不是很理想。亚胺类底物即使是在常压氢气的条件下仍然可以被顺利还原,且有些底物的ee值也有所提高。
喹啉类化合物在我们催化氢化的反应体系中也可以以较高的转化率得到产物,反应可以以中等的ee值得到产物。我们还对喹啉类化合物还原反应的添加剂以及影响反应顺利进行的因素进行了一定的探讨。
3.手性膦、噁唑啉配体的Ir络合物在α-取代烯酮类化合物的不对称催化氢化反应中的应用
尽管到目前为止已经有很多课题组致力于不对称催化氢化反应中,但是烯酮类化合物的C=C的还原报道的却比较少。我们尝试了将手性噁唑啉、膦配体的Ir络合物应用在了α取代α,β不饱和酮化合物的不对称催化氢化反应中。以优秀的ee值得到了含有α手性碳的酮类化合物。其中双烯酮底物12h可以以>50:1的dr值以及>99%ee值得到两个α手性碳的酮类化合物。即使在50bar的较高压力下仍然没有羰基还原的产物,反应体系对C=C双键具有专一的选择性。我们也尝试了常压条件下,烯酮类化合物的还原,均可以100%的转化率和优秀的ee值得到产物。
4.手性噁唑啉、膦配体的Ir络合物在α取代α,β不饱和酰胺类化合物的不对称催化氢化反应中的应用
目前文献报道的羰基化合物的α位不对称烷基化常用的一些手性辅基中有很大一部分手性辅基是通过酰胺键与羧酸衍生物相联接的。手性酰胺类化合物可以通过多种方式转化成不同类型的手性化合物。含有α位手性碳的酰胺类化合物也可以通过不对称还原的方式得到。因此我们尝试了将手性噁唑啉、膦配体的Ir络合物应用在了α取代α,β不饱和羧酸酰胺类化合物的不对称催化氢化反应中。
我们发现其中无论酰胺官能团α位取代基为甲基、正丙基、新戊基、异丁基、苯乙基、萘甲基等,反应均可以以优秀的对映选择性得到产物。