第六章不对称催化氢化

1、第六章 不对称催化氢化及其它还原反应6.1 CC双键的不对称催化氢化双键的不对称催化氢化 上个世纪60年代以前，非均相催化在化学研究中具有无可争辩的重要性。第一个不对称反应是1932年由Sckwab报道的将手性载体应用于外消旋的2丁醇的催化脱氢反应。在50年代，对依赖非均相催化剂的烯烃的氢化反应曾作过努力，但仅得到10一15ee的手性产物。到了60年代中期，事实已清楚表明，在潜手性烯烃的氢化中用非均相催化剂无法提供满意的结果。 在60年代后期出现了不对称氢化的新途径：含磷均相催化剂，手性膦的络合物催化剂。6.1.1 用于均相不对称催化氢化的手性膦配体 不对称催化氢化反应是制备各种对映体纯化合物

2、最有效最方便的方法之一。如合成氨基酸。已经发现，对于不对称氢化反应的对映选择性，具有C2对称性的配体是关键。在大多数膦配体中，手性部分和膦部分间的键联是CP键，也有COP或CNP联键。有三种方法可用于设计手性膦配体；手性可置于P原子上，也可置于侧链上，或可置于二者之上。下面列出已广泛用于学术研究或工业生产中的不对称催化氢化的手性膦配体：6.1.2 碳碳双键的不对称催化氢化1. 烯酰胺的不对称氢化反应 在过去几十年中，利用手性催化剂，由潜手性烯类底物的不对称氢化合成具有高光学纯度的化合物，是令人印象最为深刻的成就之一，而由过渡金属络合物催化的烯酰胺的均相不对称氢化是合成光学活性氨基酸类化合物的一

3、种最有力的方法。由铑络合物催化的不对称氢化在氨基酸及有关化合物的合成中已获得高对映选择性。由各种铑络合物催化的(酰氨基)丙烯酸对映选择性氢化为相应氨基酸的反应： 2. 由手性Rh二茂铁基膦络合物催化的丙烯酸的不对称氢化手性(氨基)烷基二茂铁基膦配体(其中引入了氨基)在三取代丙烯酸(四取代烯烃)的氢化中表现出高立体选择性与高催化活性。3. 钴络合物催化的,不饱和酯的不对称氢化 1989年，Pfaltz报道了具有7a-7c结构特征的半咕啉型手性C2对称螯合配体，用焦谷氨酸为原料很容易制得它们的对映纯形态。通过改变这些化合物的二个手性中心上的取代基R，可以制备一系列手性配体。含有这类配体的钴络合物对

4、于硼氢化钠参与的各种,不饱和羧酸酯的对映选择性还原有十分理想的效果。4. 开链烯醇酯的不对称氢化烯醇酯的不对称氢化反应一般只具有中等程度的对映选择性。10对一些带有不同取代基的烯醇酯进行氢化得到了高对映选择性，但对于简单的脂链醇衍生物，这些反应一般无法得到高光学纯度的产物。5. 烯酰胺不对称氢化的新进展 除上述手性膦配体外，手性次膦酸酯和手性次膦酰胺对于各种底物的不对称催化氢化也是有效的配体。Selke等发展出一系列由D-(+)-葡萄糖衍生的次膦酸酯。并发现它们是铑催化的脱氢氨基酸衍生物的不对称氢化的有效配体。和相应的膦配体比较，手性次膦酸酯配体的最重要的优点是它们容易制备。只要将相应的手性醇

5、与氯代膦反应即可得到。Chan发展了一类新颖的螺环配体15，用它进行催化反应已显示出很大的潜力。16效果也很好。双氨基膦配体：6. 一些有用的实例香茅醇制备非甾体抗炎药（S)-萘普生：S型活性比R型高35倍生产薄荷醇：Takasago公司月桂烯香茅醛薄荷醇合成维生素K和E的侧链部分：6.2 羰基化合物的不对称还原羰基化合物的不对称还原反应可通过直接的催化氢化也可通过金属氢化物还原而实现。6.2.1 用BINAL-H还原潜手性羰基化合物的对映选择性还原的一个途径，是使用手性配体修饰的金属氢化物试剂。在这些化合物中，将活泼氢的数目减至最少以获得高度的化学选择性。引入的手性配体则为对映面选择性作出贡

6、献。 LiAlH4(LAH)本身是极强的还原剂，因而和其它金属氢化物相比，它的化学选择性不高。但通过用烷氧基取代LiAlH4中的某些氢原子，可将这个反应性极高的试剂改造成反应性较低但选择性较高的试剂。1979年Noyori发展了一种34类型的联萘酚修饰的氢化铝试剂(简称为BINAL-H)，显示高对映选择性，将反应温度降低到-78或-100还能进一步提高光学产率。炔基酮或烯基酮的还原： 这样得到的光学活性炔丙醇和烯丙醇是昆虫信息素、前列腺素、前列环素和其它许多生物活性化合物的对映选择性合成的重要中间体。6.2.2 过渡金属络合物催化的羰基化合物的氢化酮的不对称氢化是制备手性醇的另一个有效的方法B

7、INAPRu(II)催化剂对于官能化酮的不对称氢化是极为有效的，可应用于抗生素carbapenems和抗菌的左氟沙星的合成中间体的工业生产中。手性二醇是制备手性试剂、催化剂和其它手性配体的极有用的配体。3氧代丁酸甲酯的氢化：与官能化酮的不对称氢化的成功相反，BINAPRu催化剂对于简单酮却不能得到满意的结果，因为这些底物缺乏能与Ru 金属稳定配位的杂原子。关键中间体可能是五、六、七元络合物。用PennPhos配位的铑络合物为催化剂，成功地进行了芳基烷基酮和二烷基酮的高对映选择性氢化。6.2.3 硼杂恶唑烷催化体系 硼烷在羰基化合物的不对称还原中是极为成功的。1987年Corey报道，恶唑烷67a的二苯基衍生物在各种酮的不对称催化还原中产生优异的对映选择性(95)。 Corey将这种类型的硼杂恶唑烷催化剂命名为CBS体系(由发明人名字Corey-Bakshi-Shibata的第1个字母组成)。B甲基硼杂恶唑烷67b更容易制备和操作，由67b催化的反应的对映选择性可与由67a催化的媲美。B甲基67b的催化机理：由廉价的光学活性蒎