论文部分内容阅读
手性催化剂的合成及应用在过去的几十年里已经取得了令人瞩目的成就，均相手性催化反应一直占据手性催化领域的主导地位，成千上万种手性配体以及催化剂已经能够实现包括C H、C C、C O和C N键形成的手性催化反应，而且表现出较高的催化活性和不对称选择性。尽管已经被报道的手性催化剂数目如此巨大，但是能够实际应用于大规模生产的手性催化剂却极其有限。这主要是由于均相手性催化体系存在着催化剂与产物分离难、产物提纯难和价格昂贵的手性催化剂不易回收，无法实现循环再利用等缺点。因此，可以有效解决上述难题的均相手性催化剂的非均相化已经成为手性催化剂发展的必然趋势。通过某种作用将均相催化剂固定于某一载体上，从而可以使催化剂从反应体系中分离回收并循环再用，这称为手性催化剂的负载化。基于催化剂的负载化策略，我们首次以多壁碳纳米管（MWCNTs）作为载体来固载金鸡纳生物碱季铵盐类手性相转移催化剂（PTC-1），制备出新型的PTC-1/MWCNTs催化剂，并将其用于催化N-二苯亚甲基-甘氨酸叔丁酯和卤代烃的不对称烷基化反应中。采用紫外-可见光谱系统地研究了五种有机溶剂对PTC-1在MWCNTs上吸附和脱附的影响。结果表明，在甲苯中MWCNTs对PTC-1的吸附率最高，达到53%，而在三氯甲烷中脱附率最低，仅为0.75%。PTC-1/MWCNTs催化剂在催化N-二苯亚甲基-甘氨酸叔丁酯和不同卤代烃的不对称烷基化反应中，所得产物的产率和对映体选择性都较高，而且PTC-1/MWCNTs催化剂能够被回收并反复循环再利用，这说明PTC-1经MWCNTs固载后，仍然能够有效地催化多种卤代烃的不对称烷基化反应。利用一步合成法（one-pot synthesis）将衍生化后的均相催化剂形成固体材料，同样可以达到催化剂从反应体系中分离回收并循环利用的目的。基于一步合成法策略，我们首次将1，1′-联二萘酚配体的炔基衍生物和叠氮化合物，经click反应一步合成出含有手性1，1′-联二萘酚配体的有机高分子聚合物（Polymeralkyne-azide）。该有机高分子聚合物在乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、甲醇和甲苯六种常用有机溶剂中溶解性极差，实现了手性1，1′-联二萘酚配体固定化的初衷。Polymeralkyne-azide与Ti（OiPr）4络合后得到一类新型的非均相手性催化剂（Polymeralkyne-azide Ti）。与负载型催化剂相比较，该类手性催化剂的催化活性中心数量多且分布均匀。以二乙基锌与苯甲醛的不对称加成反应作为模型反应，系统考察了Polymeralkyne-azide Ti催化剂中Polymeralkyne-azide和Ti（OiPr）4的比例对手性诱导的影响，催化结果显示Polymeralkyne-azide/Ti（OiPr）4（摩尔比）为1:6时手性诱导效果最好，ee值达到65%。而且，此催化剂同样可以用于其他芳香醛的不对称加成反应，都能够得到立体选择性适中的相应手性产物。Polymeralkyne-azide Ti催化剂在催化反应结束后可以通过离心将其从反应体系中分离出来，操作简便快捷。本论文中，我们利用不同的方法制备出两种新型的非均相手性催化剂，而且成功地将它们应用于相应的不对称催化反应中，为均相手性催化剂的非均相化进行了多样化的有益尝试，为非均相手性催化剂的设计、合成提供新的研究思路与途径。