光學(xué)活性氰醇被廣泛用于合成α-羥基羧酸或酯、α-羥基醛、α-氨基酸、-氨基醇等重要生理活性化合物,在化學(xué)制藥和農(nóng)藥合成中均有廣泛應(yīng)用。通過氰基化合物對醛的催化不對稱加成反應(yīng)是合成光學(xué)活性氰醇及其衍生物的有效方法,常用的催化劑包括生物催化劑酶和人工合成的化學(xué)催化劑。化學(xué)催化合成光學(xué)活性氰醇衍生物的優(yōu)點(diǎn)是容易得到兩種不同手性的對映異構(gòu)體,盡管已經(jīng)有數(shù)以百計(jì)的催化劑被報(bào)道,但目前的問題在于催化劑的效率和選擇性較低、催化反應(yīng)條件苛刻或者使用貴金屬催化劑等,影響了其實(shí)際應(yīng)用。
中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所金屬有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員,基于雙金屬協(xié)同催化的設(shè)計(jì)理念,巧妙地將兩個Salen-Ti單元以適當(dāng)?shù)臉蜴湆⑵浼捎谕环肿觾?nèi),開發(fā)出了以順式降冰片烯二羧酸橋聯(lián)的高活性手性雙Salen-Ti絡(luò)合物催化劑,將催化效率提高了1-2個數(shù)量級,以TMSCN為氰化試劑時(shí),催化劑用量可降至百萬分之五;以廉價(jià)的氰化鈉作為氰化試劑時(shí),反應(yīng)也可取得理想的結(jié)果。
研究發(fā)現(xiàn),通過精細(xì)調(diào)節(jié)橋鏈結(jié)構(gòu),可以優(yōu)化兩個Salen-Ti催化活性單元的空間取向,在催化過程中能夠最大程度地發(fā)揮協(xié)同作用,在催化活性得到大幅提升的基礎(chǔ)上,反應(yīng)的對映選擇性較使用簡單Salen-Ti催化劑時(shí)(88%)得到明顯提高,達(dá)到97%。優(yōu)化出的催化體系不僅具有很高的催化活性和優(yōu)秀的對映選擇性,而且具有廣泛的底物適用性,一些反應(yīng)產(chǎn)物是手性藥物氯吡格雷、丙萘洛爾以及手性菊酯類農(nóng)藥合成的關(guān)鍵中間體,顯示了很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
上述研究結(jié)果已經(jīng)申請中國發(fā)明專利,申請?zhí)?01010154458.4,論文以VIP(Very Important Paper)發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.(2010, 49, 6746-6750)。論文發(fā)表后,立即被英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)M. North教授在該雜志Highlight欄目專題評述并給予積極評價(jià)(Angew. Chem., Int. Ed. 2010,DOI: 10.1002/anie.201003014),認(rèn)為該工作為確定不對稱催化合成氰醇類化合物的詳細(xì)機(jī)理和研究雙Salen金屬絡(luò)合物系統(tǒng)催化其它不對稱反應(yīng)提供了一個有效的工具。
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