在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院的支持下，分子識(shí)別與選擇性合成實(shí)驗(yàn)室有機(jī)催化課題組深入開(kāi)展手性有機(jī)小分子(Chiral Organocatalysts)催化研究，最近，他們?cè)O(shè)計(jì)并合成了一類(lèi)新型的二胺型手性有機(jī)小分子催化劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)aldol反應(yīng)的高活性、高立體選擇性催化。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在近期《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc. 2007, Vol. 129, No. 11, p. 3074-3075）上。
Aldol反應(yīng)是存在于生命體中的一種重要的化學(xué)反應(yīng)，也是有機(jī)合成化學(xué)中用于碳-碳鍵構(gòu)建的一類(lèi)重要化學(xué)手段。實(shí)現(xiàn)高效、高選擇性不對(duì)稱(chēng)aldol 催化對(duì)認(rèn)識(shí)生命體的化學(xué)本質(zhì)以及天然產(chǎn)物的合成都有著重要的意義。該課題組在前期工作中，設(shè)計(jì)合成了手性離子液型催化劑，并探索性地將其應(yīng)用到不對(duì)稱(chēng)aldol反應(yīng)催化，表現(xiàn)出了較高的催化活性以及中等的立體選擇性(Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 3093; Tetrahedron, 2007, 63, 1923-1930)。該類(lèi)催化劑兼具手性胺催化和離子液體的優(yōu)良特性，在高效不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)的同時(shí)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑的分離、循環(huán)利用的目的。
在上述工作的基礎(chǔ)之上，為進(jìn)一步提高對(duì)aldol反應(yīng)催化的立體選擇性，該課題組首次設(shè)計(jì)合成“伯胺－叔胺”協(xié)同催化的雙功能手性小分子催化劑。該類(lèi)催化劑利用伯胺催化這一常見(jiàn)于自然界的烯胺催化機(jī)理，同時(shí)通過(guò)叔胺官能團(tuán)與一分子強(qiáng)質(zhì)子酸原位構(gòu)建出氫鍵給體實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)誘導(dǎo)。另外，研究也證實(shí)第二分子弱質(zhì)子酸的引入可以極大地提高反應(yīng)速率、改善催化活性。由于伯胺烯胺催化機(jī)理的獨(dú)特性質(zhì)，使得該類(lèi)催化劑在催化直鏈烷基酮（acylic ketones）aldol反應(yīng)時(shí)，得到了高syn選擇性的產(chǎn)物。與此形成鮮明對(duì)比的是，絕大多數(shù)以脯氨酸為代表的二級(jí)胺催化劑對(duì)該類(lèi)反應(yīng)的催化效果較差，而且多為anti選擇性。該項(xiàng)工作不僅發(fā)展了一類(lèi)新型的高活性（高達(dá)>99%產(chǎn)率）、高非對(duì)映選擇性（高達(dá)12:1dr）、高光學(xué)選擇性（高達(dá)>99% ee）的不對(duì)稱(chēng)aldol反應(yīng)催化劑，同時(shí)也加深了對(duì)伯胺催化劑催化機(jī)理的認(rèn)識(shí)，為開(kāi)發(fā)新一代不對(duì)稱(chēng)有機(jī)小分子催化劑提供了有益的借鑒。
