手性双氮氧配体及其金属配合物不对称催化

不对称催化是获得手性物质最高效的方法之一.针对效率和选择性的核心问题,发展高效高选择性的手性配体和催化剂是关键.不对称催化经过几十年的发展,其中手性金属配合物催化最受关注,应用也最广泛,但优势手性配体极其有限.因此,创制高效高选择性的优势手性配体是不对称催化领域最重要和最具挑战性的目标.在过去20年里,冯小明团队一直潜心催化不对称合成方面的研究,设计、合成了一类全新的具有柔性构象的手性双氮氧-酰胺化合物,被公认为一类优势手性配体和催化剂,打破了传统优势配体刚性构象的要求.建立了手性双氮氧-金属配合物催化剂库,高效高选择性实现了50多类重要的不对称反应,尤其是一些不对称催化新反应,为多个手性药物分子和天然产物的合成提供了简单、高效、精准、绿色途径.本文介绍了该类配体和催化剂的设计、合成以及手性双氮氧金属配合物催化的代表性不对称反应.这些原创性和系统性的研究工作,为手性科学的快速发展作出了重要贡献.     

不对称催化氢化的新进展——单齿磷配体的复兴

在过去近30年的研究工作中, 发展手性双磷配体主导了不对称催化氢化领域. 进入21世纪以来, 手性单磷配体特别是手性亚磷酸酯和亚磷酰胺类单磷配体的研究引起了国内外的关注, 其特点是这些单齿磷配体的合成比较简单, 原料价格低廉, 同时在烯烃的不对称氢化中具有高催化活性和高对映选择性, 其催化效率和对映选择性可以与目前最好的双膦手性配体形成的催化剂相媲美, 因此单齿亚磷酸酯、氨基亚磷酸酯类配体在工业化中有很广泛的应用前景. 另外从概念上也突破了传统的只有手性双齿磷配体容易获得高对映选择性的观念. 因此, 这是一个值得关注的研究方向. 本文简要回顾了不对称催化氢化研究中手性磷配体的发展过程, 比较系统地介绍了单齿磷配体的合成及其在不对称催化氢化反应中的应用.     

新型手性PNO配体的合成及其在酮的不对称氢化中的应用

设计并合成了一种新型的PNO配体.该配体具有原料易得、合成简单、易于纯化等优点.通过市售的手性原料经过三步简单反应便可得到该配体.该配体与[Ir(COD)Cl]2(COD, 1,5-环辛二烯)在四氢呋喃(THF)中混合可原位获得手性催化剂,催化苯乙酮及其衍生物的不对称氢化反应.该反应体系所得到的手性醇产物的产率最高可达99%, ee值最高可达99%.该催化剂对烷基芳基酮能够展现出很好的催化效率,但是对于双烷基酮氢化的手性控并不理想.在一个较大规模的反应中(12 g底物),催化转化数(TON)可达100000.     

三螺旋DNA的现场Fourier表面增强Raman光谱研究

在双螺旋DNA的大沟中,第三条嘧啶链能与双螺旋同型嘌呤-同型嘧啶束道的互补嘌呤链结合而形成局部的分子间三螺旋DNA.研究表明通过形成三螺旋结构,寡脱氧核糖核酸能在体外和体内专一性地阻止基因转录和复制,而且可用于染色体分析和基因图谱.大量的Raman光谱研究已提供了双螺旋DNA在多种状态下的构象和其Raman光谱信号谱带间的对应关系,而且这种对应关系也同样适合三螺旋DNA的构象研究.本文首次研究了三螺旋DNAd(CT)_8·d(AG)_8·d(C~+T)_8在银电极表面上的现场Fourier表面增强Raman散射in situ FT-SERS)行为,同时也研究了其在固态(处于纤维和晶态之间)下的构象.     

手性亚磷酸酯-铑络合物催化的烯烃氢甲酰化反应

设计和合成了一系列由联二萘酚衍生的手性亚磷酸酯配体. 这些配体与铑(Ⅰ)形成的络合物能够有效地催化苯乙烯和乙酸乙烯酯的不对称氢甲酰化反应, 显示高度的催化活性、化学选择性和较好的区域选择性(异构醛/正构醛). 最高对映选择性分别达到37.0%和38.1%. 手性双齿亚磷酸酯配体与单齿亚磷酸酯配体相比, 产生更好的对映选择性, 但是更低的区域选择性.     

手性药物的四个课题

据国家自然科学基金委员会2007年8月21日报道。“十五”重大项目“手性与手性药物研究中的若干科学问题研究”围绕四个主要课题开展研究，进展显著。 在手性碳的不对称合成研究中，发展了在路易斯酸作用下通过片呐醇串联重排反应构筑手性季碳中心、手性配体参与炔烃对羰基化合物不对称加成反应的新方法。并用于合成一系列具有药用价值的天然产物。设计、合成了新型的硫代膦酰胺类手性配体和新型L-脯氨酰胺有机催化剂。     

手性及非中心对称配位聚合物的组装

结晶在非中心对称空间群中的化合物(如手性氨基酸等)不但与生命体系密切相关, 而且在催化和制药等工业中也有着广泛的应用. 一些与高新技术相关的物理特性, 诸如摩擦发光、非线性光学(如倍频效应)、压电性能、热电性能和铁电性能也要求它们结晶在非中心的空间群中. 而要获得具有这些性质的化合物, 通常可以通过以下几个途径: (1) 由不对称或弯曲的有机配体同金属离子组装获得非中心对称的配合物; (2) 通过外消旋的有机配体与金属离子的自组装发生自我拆分, 而获得手性的配合物; (3) 直接用光学纯的手性有机配体与金属离子自组装而获得非中心对称的配合物. 其中最重要的是运用具有多个手性中心的单一手性有机配体与金属离子自组装, 形成具有大孔洞的三维类沸石配位聚合物, 而达到拆分其他消旋化合物的目的.     

光催化的硝酮与芳醛的不对称自由基偶联反应:光学纯邻氨基醇的对映选择性合成

正手性β-氨基醇是一类重要的化合物,其结构广泛存在于许多生物活性天然产物、药物及功能材料等分子中(图1),在有机合成中既是一类非常有用的合成砌块,又是重要的手性辅剂和手性配体,因此研究高效的不对称合成方法制备光学活性的手性β-氨基醇化合物一直是有机化学家关注的一个重要课题.在过去的几十年里,化学家虽然发展了很多方法,但仍然存在诸多不足,比如反应受试剂和底物     

化学修饰电极的发展和应用

1976年Miller等把光活性分子(S)-苯丙氨酸甲酯键合到碳电极表面上,作成不对称修饰电极,并利用它成功地进行不对称电还原,得到了光活性的醇。Miller的工作常被人们认     

以甲基丙烯酸4-(N,N-二甲氨基)苄酯引发的甲基丙烯酸甲酯聚合动力学

我们在另文报道了以芳香叔胺作酯基的丙烯酸酯单体,甲基丙烯酸4-(N,N-二甲氨基)苄酯(DMABMA)与过氧化月桂酰(LPO)能形成氧化还原体系引发它自身的聚合。我们发现,这种具有芳香叔胺基的丙烯酸酯,亦能作为引发剂引发其它烯类单体的聚合,而其本身也参与聚合而进入聚合物链中,芳香叔胺,如N,N-二甲基对甲苯胺(DMT),N,N-二甲基苯胺(DMA)等在不另加过氧化物存在下,能以自由基机构引发烯类单体的聚合已有若干报     

λ-DNA三链结构的CD谱测定

由于核苷和核苷酸在核酸中不同的地方连接时,表现为不同的科顿效应,所以圆二色(CD)性测定是多核苷酸结构变化最灵敏的探针之一.三链DNA(三螺旋和辫状)作为DNA的一种特殊结构,无疑在CD性上与双螺旋DNA相比,会表现出某些相似和特别的地方.三螺旋DNA的CD谱研究,Pilch等人已有文章报道,Antao等人还采用CD手段对不同pH条件下poly[d(A-G)·d(C-T)]产生不同的构象进行了较详细的研究,作为三链DNA的另一种     

铈盐引发聚醚氨酯与丙烯酰胺接枝共聚合的研究

近年来,亲水性单体如丙烯酰胺(AAM)或甲基丙烯酸2-羟乙酯与丙烯腈分别接枝到聚氨酯或聚乙烯醇上,得到具有抗凝血的医用高分子材料,其中铈盐是在室温下异相接枝共聚合常用的一有效引发剂。Halpern报道了聚环氧丙烷(PPG)与4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI),以脂肪胺或芳胺扩链剂合成的聚醚氨酯(PEU),可用铈盐引发AAM接枝共聚合。本文将报道我们最近研究的,关于丙烯酰胺以硝酸铈铵(CAN)引发接枝聚合到由聚四亚     

手征性四面体簇的合成、手性证据和单晶结构

由潜手性簇合物SFeCo_2(CO)_9(I)衍生而来的手性四面体异核金属羰基簇合物SFeCoM(CO)_8Cp’(Ⅲ～Ⅴ),由于其四面体四个顶点上含有不同的原子,簇骼骨架无对称因素,因而具有手性特征.这种外消旋体经适当的方法拆分后得到的纯光学活性簇合物,可作为模型化合物用作不对称催化反应的催化剂.     

以Hoogsteen氢键形成的PNA(T)·DNA(AT)三螺旋更稳定

肽核酸(peptide nucleic acid, PNA)是一种核酸类似物, 它的骨架以假肽键代替了原来的糖-磷酸骨架. PNA结合到核酸双螺旋上形成三螺旋的过程是PNA作用于核酸双螺旋最初也是最重要的一步. 但到目前为止, 由于缺乏PNA·2DNA三螺旋的晶体结构数据, 关于PNA·2DNA三螺旋的构象特征以及维持其构象作用力的研究还处在初始阶段. 本文较成功地搭建了PNA(T)·DNA(AT)三螺旋结构模型. 经过优化和分子动力学模拟后, 系统分析了它们的构象及其作用力. 为肽核酸在反义和反基因策略上的应用提供了可能的理论指导.     

2’-O-甲基化修饰对Ribozyme活性的影响

锤头结构Ribozyme切割底物时的催化结构包括3个螺旋区和中间10核苷酸的单链区(编号为3～9,12～14,在我们过去文章中称3个双链区为茎区,现根据一些科学家的建议改称为螺旋区.我们原称的茎Ⅰ现称螺旋Ⅲ,原茎Ⅲ现称螺旋Ⅰ,原茎Ⅱ称螺旋Ⅱ).在我们实验室进行的机制研究表明3个螺旋区碱基配对的强弱以及螺旋的构象可影响反应的最适温度和切割效率.将螺旋Ⅰ和/或螺旋Ⅲ的RNA·RNA配对改为RNA·DNA(或DNA·DNA)配对既减弱了Ribozyme与底物的相互作用又改变了螺旋的构象,使反应的最适温度与切割效率都降低很多,有的甚至几乎看不到切割活性.将螺旋Ⅱ的RNA·RNA配对改为DNA·RNA配对只影响螺旋Ⅱ的构象而不影响Ribozyme与底物的相互作用,结果也使反应的最适温度和切割效率降低,但影响较小.为提高Ribozyme稳定性又不影响或少影响它的切割效率,我们研究了2’-O-甲基化对Ribozyme活性的影响.     

双膦钌配合物[Ru(η~2-CH_3 COO)(dppm)_2][CH_3 COO]·3H_2O的制备、晶体结构和催化性能

膦钌配合物在均相催化反应中的应用一直受到人们的注意.早期合成的膦钌配合物多半含有单齿的三苯基膦配体.近年来,由于多膦配体的应用,使得许多低氧化态的金属配合物得以稳定和被分离.鉴于它们具有种种有趣的结构和在不对称合成中的重要应用,双膦与手性双膦金属配合物的研究十分活跃.本文报道螯合双膦钌配合物[Ru(η~2—CH_3COO)(dppm)_2][CH_3COO]·3H_2O[dppm=双-(二苯基膦)甲烷]的合成、晶体结构和催化性能.     

远程二烯的定向迁移驱动钯催化的不对称烯丙基化反应

<正>手性是自然界的基本属性,例如天然存在的糖、蛋白质、核酸等生物活性分子均是手性的.众多药物和天然产物分子也包含手性片段,它们的生理活性往往同其手性特征密切相关.因此,利用催化不对称合成方法高效构建手性分子一直是有机合成化学中广泛关注和深入研究的领域之一.2001和2021年两次诺贝尔化学奖正是表彰在不对称催化合成领域作出杰出贡献的科学家.     

手性配体聚合物包敷硅胶载体的合成及其在DL-氨基酸拆分中的应用

在液相色谱中用合成的手性固定相直接拆分外消旋化合物的方法,由于其在理论和应用上的重要意义,自70年代以来引起了众多化学家的重视,研究工作十分活跃。实验证实,聚甲基丙烯酸环氧丙酯(PGMA)树脂经功能基化反应键接手性氨基酸后,作配体交换色谱固定相可显示较好的立体识别能力。但这种树脂载体机械强度较差,同时具有树脂类手性固定相的共同弱点——聚合物中的传质过程缓慢而使柱效下降。如何克服这些缺点,是拆分研究     

二苯酮-胺端基聚甲基丙烯酸甲酯引发烯类单体光聚合

我们在前文中报道了二苯酮(BP)-苯胺引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)光聚合,证明BP与苯胺相互作用产生的两个自由基中,只有苯胺自由基引发聚合。它结合到聚合物链端,成为二级胺端基。对得到的聚合物进行端基分析表明每个聚合物链上平均有接近一个胺端基。本文研究用此种聚合物与BP结合,引发烯类单体光聚合,并对所得的嵌段共聚物初步表征。     

新手性3-氯-2(5H)-呋喃酮的合成及其不对称反应的研究

研究了新的手性合成子 ,5 (l 孟氧基 ) 3 氯 2 ( 5H) 呋喃酮 ( 5a)的合成方法及其不对称合成反应 .5a制备方法简便 ,它作为稳定的Michael受体 ,可与氧的亲核试剂发生串联的双Michael加成 /分子内亲核取代反应 ,通过此反应 ,一举生成了 4个新的手性中心 ,得到了一般方法难以合成的含有多个手性中心的螺 环丙烷类化合物 8.详细报道了 5a和 8的合成以及它们的IR ,UV ,1HNMR ,13 CNMR ,MS ,元素分析等结构分析数据 .经X 四圆衍射确定了手性的螺 [1 氯代 4 (l 孟氧基 ) 5 氧代 6 羰基双环 [3.1 .0 ]己烷 2 ,3′ ( 4′ l 孟氧基 5′ l 孟氧基丁内酯 ) ]( 8)的立体化学结构 .此不对称反应可以为某些新的光学活性螺 环丙烷类化合物提供重要的合成策略 .