研究领域:

一、芳香杂环化合物不对称氢化(Asymmetric Hydrogenation of Heteroaromatics):

      芳香化合物廉价易得、结构多样、性质稳定,是一种非常理想的合成原料。芳香杂环化合物的不对称氢化反应可以为合成手性杂环化合物提供一条直接而有效的途径。但是,由于反应中存在诸多研究难点,芳香化合物的不对称氢化一直是这一领域中最具有挑战性的研究课题。其挑战有:一、芳香性化合物具有强稳定性,通常需要相对苛刻的条件才能发生反应,而反应的对映选择性在这样的条件下难于控制;二、芳香杂环化合物中通常含有氮、氧和硫等易与催化剂配位的杂原子,容易导致催化剂中毒失活;三、芳香化合物中通常缺少次级配位基团,不利于底物与催化剂作用。针对芳香化合物氢化反应中的普遍问题,并结合每类芳香化合物具体的结构特点,成功发展了三类策略用于含氮芳香化合物的不对称氢化。催化剂活化策略:加入活化剂生成高活性的催化活性物种,提高反应活性和选择性;底物活化策略:引入活化剂与底物作用提高底物反应活性;仿生接力催化策略:组合过渡金属催化剂和手性有机催化剂进行接力催化。
      基于上述策略的应用,芳香杂环化合物均相不对称氢化反应取得了重要的进展,成功实现了喹啉、异喹啉、喹喔啉、吡啶、吲哚、吡咯、咪唑和呋喃等十余类芳香杂环化合物的不对称氢化。由于原料来源方便、种类繁多且手性环状产物的有用性。芳香杂环化合物不对称氢化的发展,为手性环状化合物的合成提供了一条新的途径。

 

二、钯催化不对称氢化(Pd-catalyzed Asymmetric Hydrogenation):
      目前广泛应用的均相不对称氢化催化剂主要是基于过渡金属钌、铑或铱的手性配合物,和这些金属在同一簇的钯在多相氢化中使用非常广泛,但在均相不对称氢化研究得非常少。主要原因有:钯通常为四配位,配位数低,不利于底物、手性配体和氢的同时配位。在氢气存在下容易生成活性氢化物种钯黑导致强的背景反应。通过调节配阴离子、手性配体和溶剂稳定手性钯活性物种,顺利实现了钯催化碳碳双键、碳氧双键、碳氮双键和芳香杂环化合物的不对称氢化。钯活化氢气生成负氢和质子,对底物的反应是通过球外模式的离子氢化机理进行。另外上述钯催化氢化体系对水汽、氧和酸都不是很敏感,这是由于活性的钯氢物种被氧气氧化后生成二价的钯物种和水,二价的钯物种又能和氢气发生反应生成钯氢物种,重新参与催化循环。
三、不对称氢解反应(Asymmetric Hydrogenolysis):
        氢化和氢解反应在有机合成化学中都占有重要地位。氢解是指在催化剂作用下,有机分子与氢气发生反应,导致碳碳键或者碳杂键断裂,生成两个产物的反应。采用过渡金属负载催化剂的多相催化氢解反应在工业领域已经取得了广泛应用。但是,利用均相手性催化剂进行不对称催化氢解反应来合成手性化合物一直还是该领域的难点,主要原因:氢解反应途径较多、副反应严重,导致化学选择性和立体选择性难于控制。底物同催化剂的结合困难。到目前为止,仍然缺乏对均相氢解反应细节的了解。针对上述困难,成功发展基于酸活化条件下的金属催化和有机催化不对称氢解反应,提供了一条新的合成手性化合物的途径。

承担项目:

•  自然科学基金委重点基金项目:含氮/氧芳香化合物的不对称转化。

•  自然科学基金委面上项目:去外消旋化合成手性胺。

•  自然科学基金委面上项目:基于辅酶NAD(P)H循环的仿生不对称氢化研究。

•  中科院大连化物所创新项目:均相催化甲醇一步制乙醇。
 
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