不對稱催化氫化反應(yīng)為種類繁多的手性化合物的合成提供了一條簡便、廉價且環(huán)境友好的途徑，目前已在一些手性藥物和農(nóng)藥的工業(yè)生產(chǎn)中取得實際應(yīng)用，占工業(yè)化不對稱催化反應(yīng)的70%以上。然而，許多底物的不對稱氫化仍然存在催化活性不高、對映選擇性不佳或催化劑的底物適用性不夠廣泛等困難。因此，開發(fā)高效、高選擇性的新型手性配體和催化劑，是不對稱催化領(lǐng)域發(fā)展和手性技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

　　中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點實驗室的丁奎嶺課題組經(jīng)過數(shù)年的努力，設(shè)計并發(fā)展了一類具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)多樣性的手性單齒亞膦酰胺配體DpenPhos，該類配體與Rh(I)組成的催化劑在α-脫氫氨基酸甲酯和衍生物、N-乙酰芳基烯胺等多種類型烯烴的不對稱催化氫化反應(yīng)中均取得了優(yōu)秀的效果(J. Am. Chem. Soc. 2005, 127,10488-10499)。

　　進一步研究發(fā)現(xiàn)，對于烯醇羧酸酯和β-芳基依康酸酯等較困難烯烴底物的不對稱氫化，催化劑中手性配體中氮原子上的氫存在可以顯著提高催化活性。對催化劑核磁共振譜以及量化計算研究等表明，這是由于配體間形成了分子間氫鍵所致，從而揭示了配體與配體之間的弱作用可以作為手性催化劑性能調(diào)控的一種新手段(J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14214-14215)。利用DpenPhos/Rh(I)催化劑中配體的氫鍵作用，研究人員還實現(xiàn)了首例單齒亞磷酰胺/Rh催化的α,β-不飽和氨基膦酸類底物的高效、高對映選擇性不對稱氫化。相應(yīng)的氫化產(chǎn)物α-和β-氨基膦酸衍生物是氨基酸生物學(xué)意義上的電子等排體和重要的藥物合成中間體，氫化產(chǎn)物的光學(xué)純度通常在95%-->99%，其中包括殺菌藥Alafosfalin (99%光學(xué)純度)及胺肽酶抑制劑phospholeleucine (98%光學(xué)純度)等的簡便合成，成為此反應(yīng)性能最優(yōu)秀的體系之一(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11743–11747)。

　　利用該催化劑，最新研究進一步實現(xiàn)了a-和β-苯甲酰氧基不飽和膦酸酯的不對稱氫化，以優(yōu)秀的對映選擇性(90->99% ee)，獲得相應(yīng)的氫化產(chǎn)物(Org. Biomol. Chem. 2012, 10, 1598-1601)。該類催化劑有望用于更多類型烯烴衍生物的不對稱催化氫化反應(yīng)中，所揭示的氫鍵弱作用可以調(diào)控反應(yīng)性能的機理為新一代手性催化劑的設(shè)計提供了重要思路。

　　該研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科技部、中國科學(xué)院和上海市科委的大力支持。

　　烯烴不對稱催化氫化研究