均相手性催化剂的负载化和回收再利用是不对称催化领域面向实用化的一个重要研究方向,有效的负载方法不仅可以大大提高这些贵重催化剂的使用寿命和效率,而且可以避免复杂的分离工艺,并减少来自催化剂中的金属流失对合成产物的污染。本文基手手性催化剂的自负载策略,设计并合成了多种自负载的手性催化剂,包括手性自负载(BINOLate)2Ti催化剂和手性自负载Ir催化剂,并分别成功应用于非均相催化脂肪胺对环氧化合物的不对称开环反应以及N-芳基酮亚胺类化合物的不对称氢化,表现出优秀的对映选择性和良好的催化活性及稳定性,并且相应的催化剂可以在反应中实现多次回收和循环使用。此外,还将手性催化剂自负载方法用于反应机理研究,为相关体系反应机理的研究提供了一个新的思路和方法。　　 一、手性自负载(BINOLate)2Ti催化剂的合成及在脂肪胺对环氧化合物的不对称开环反应中的应用　　 设计并合成了五种手性自负载(BINOLate)2Ti催化剂,用于非均相催化四种脂肪胺对内消旋环氧化合物41的不对称开环反应,以中等到良好的收率和优秀的对映选择性获得相应开环产物(94-97％ee),并且发现手性配体中桥联单元的空间取向和长短会影响手性催化剂的催化性能。在苄胺对环氧化合物41的不对称开环反应中,手性自负载催化剂(S,S)-55d可方便地通过过滤回收,且可在空气气氛中循环使用多达10次,其活性及对映选择性没有明显降低。对反应滤液进行金属流失分析,未检出金属钛的流失(含量低于1 ppm)。在反应进程中从反应体系中滤除固体催化剂后,反应不能继续进行,进一步证实该不对称开环反应是在完全非均相条件下进行的。通过均相及非均相反应体系中的非线性效应的对比,进一步支持了具有同手性配体才能形成(BINOLate)2Ti催化活性物种的结论,而且为(BINOLate)2Ti物种之间的弱相互作用的差异性是均相体系中导致强正非线性效应的主要原因这一推断提供了新的证据。　　 二、手性自负载Ir催化剂的合成及其在N-芳基酮亚胺的不对称催化氢化反应中的应用　　 通过两种方法合成了一系列桥联单元长度和取代基各不相同的手性桥联膦配体,与[Ir(cod)2]BArF反应,得到一系列手性自负载Ir催化剂。在N-芳基酮亚胺底物的非均相不对称催化氢化反应中,该类催化剂表现出良好的底物适用性,在优化的反应条件下,大部分底物能够完全转化,并以优秀的对映选择性(90-99%ee)获得相应的手性仲胺。在亚胺70a的非均相不对称催化氢化反应中,固体手性自负载Ir催化剂(R,R)-69b可以方便地过滤回收并且循环使用8次,虽然亚胺的转化率随催化剂循环使用次数而有所降低(99-63%),但产物的对映选择性仍保持优秀(97-99%ee)。对催化剂循环体系的金属流失测定发现,除第四次及第六次循环中上层清液的金属Ir含量分别为19 ppm和4.9 ppm以外,其它六次循环反应中均未检测到Ir的流失(＜0.01 ppm)。在70a的氢化反应进程中过滤除去固体催化剂(R,R)-69b,其上层滤清液在标准反应条件下长时间转化率保持不变(17%),表明手性自负载Ir催化剂催化亚胺的不对称氢化反应是在完全非均相条件下进行的。　　 三、(T)-H8-BINOL-Ti催化的TMSN3对内消旋氮杂环丙烷的不对称开环反应　　 发展了(R)-H8-BINOL/Ti催化的TMSN3对内消旋氮杂环丙烷类化合物的不对称开环反应,发现该体系具有较明显的底物专属性,对于氮杂环丙烷88a的不对称开环反应,可以90%的收率和94%的ee值得到开环产物89a:但对于其它类型的氮杂环丙烷底物,反应的对映选择性则尚不够理想(0-56%ee)。进一步研究发现,三苯氧膦作为添加物可明显提高反应的活性和对映选择性,以89-96%的收率和33-75%的ee值获得相应的开环产物。