光学活性的a-羟基-β-二羰基结构是重要的有机结构之一,最简便的合成方法是使用手性碱或者手性酸不对称催化氧化β-二羰基化合物。目前金鸡纳生物碱辛可宁(cinchonine)催化不对称氧化β-酮酸酯化合物(收率68%-85%,ee值44%～50%)已经实现工业化。继续开发廉价、高活性和高对映选择性的手性碱催化剂具有重要的理论意义和应用价值。作者所在课题组对手性药物进行筛选,发现氨基醇类高乌甲素和噻吗洛尔类似物(R)-3-(2-萘氧基)-1-叔丁胺基异丙醇(Cat.1)对β-酮酸酯不对称α-羟基化反应有催化作用。本文首先优化了以上两种氨基醇类化合物催化β-酮酸酯不对称α-羟基化的反应条件。对高乌甲素进行条件优化并且拓展其催化底物类型,发现以氯仿为反应溶剂,10 mol%高乌甲素为催化剂,过量5倍的叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,在15℃下反应72 h,β-酮酸酯不对称a-羟基化反应对映选择性最高达85%ee,收率最高为95%。对Cat.1进行条件优化,发现以30 mol%Cat.1为催化剂,20 mol%β-环糊精为助催化剂,过量3倍的叔丁基过氧化氢为氧化剂,在正己烷中15℃下反应48 h,反应转化率达93%,产物ee值达42%。考察Cat.1催化反应的底物应用范围,发现以6-甲氧基茚酮甲酸甲酯为反应底物对映选择性最高57%ee,收率最高92%,而对于开环的β-酮酸酯类底物和链状β-二酮类底物没有催化作用。以具有β-氨基醇骨架结构的Cat.1为“先导化合物”,设计合成了C1-C19共19个β-氨基醇类催化剂,其中有16个新化合物,未见文献报道。对催化剂的构效关系研究发现：催化剂中芳醚基团是必要的,但其过大的空间位阻不利于催化反应的进行,且芳香环上取代基的电子效应也影响催化剂的催化效果,含有碱性刚性环状结构的β-氨基醇类催化剂其催化活性受电子效应、位阻效应和氮原子中心与羟基的空间取向等多方面影响。