赵刚课题组受邀在Chin. J. Chem.上发表不对称相转移催化研究进展
更新時間：2020-06-01 | 更新人： | 来源： | 【打印】 【關閉】
自Starks于1971年首次提出“相轉移催化”概念以來，發展新型高效相轉移催化劑一直是有機合成領域中的熱點之一。其中的不對稱相轉移催化，已被廣泛應用于手性中心的構建，以及手性化合物、藥物分子和天然活性産物的合成中。由于氮、膦原子可形成穩定五價陽離子結構，在過去幾十年裏，金雞納堿和手性聯萘衍生的季铵鹽、季鏻鹽已被許多課題組廣泛地開發和利用（圖一）。但是此類催化劑的剛性骨架結構較爲單一或制備困難，因此發展一種全新的、易于合成且骨架結構易于修飾的高效手性相轉移催化劑成爲必然。
圖一：已報道的相轉移催化劑
基于“源于自然，優于自然”人工酶催化劑的設計目標，多年以來，趙剛課題組一直致力于利用廉價易得的天然手性氨基酸設計合成一系列新型手性催化劑，包括脯氨酸/脯氨醇類、叔胺-硫脲類、伯胺-仲胺/叔胺類以及有機磷/氮類催化劑等。2010年，趙剛課題組利用發展的手性胺基膦催化劑，首次報道了聯烯酸酯與烯烴的[3+2]環加成反應（Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4467-4470）。通過機理研究發現，離子對及氫鍵作用在反應中對于手性的控制起到至關重要的作用，該類含氫鍵的胺基磷催化劑的合成開創了以氨基酸爲骨架的新型有機磷催化劑的發現之旅，該篇論文因此也成爲ESI高被引論文（圖二）。
图二：有机膦催化的不对称[3+2]環加成反應
基于该发现，赵刚课题组创造性的设计开发了一系列具有氢键的离子对催化剂，包括（硫）脲/铵鹽、（硫）脲/鏻鹽、酰胺/铵鹽、酰胺/鏻鹽、二肽/鏻鹽等小分子催化劑。此類催化劑可從價廉易得的氨基酸出發，通過四步簡單合成獲得。該類催化劑具有柔性的手性結構，多個可調控的活性位點，通過氫鍵以及手性氨基酸或多肽的骨架結構調控，實現多種類型反應的不對稱催化（圖三）。相關工作發表後，帶動了不對稱有機膦以及離子對催化領域的發展，國內外多個課題組使用這一催化體系或設計策略開展相關的研究。
圖三：氨基酸衍生的雙功能手性相轉移催化劑
2015年，趙剛課題組基于在有機膦催化以及離子對催化領域中的研究成果及經驗，首次提出“不對稱雙試劑離子對催化”概念。利用有機膦催化劑與缺電子烯烴原位形成離子對催化劑，實現了Mannich、Strecker、共轭加成、環加成以及共轭加成環化反應等；該類反應具有低催化當量以及時間短的特點，揭示了反應機理，豐富了不對稱有機膦催化的方法學。相關工作發表之後，德國List教授在Synfacts（2015, 11, 0321）上對此進行了積極的評價，中國科學院官方網站以及科學網官方網站也相繼對這一工作進行了轉載報道。
图四：不对称双试剂离子对催化
鑒于趙剛課題組在有機磷/氮催化不對稱反應方面的成就，2019年受主編麻生明院士的邀請，在Chin. J. Chem.介紹了氨基酸衍生的雙功能離子對型催化劑的研究進展（Chin. J. Chem. 2019, 37, 1111-1119），闡述了此類催化劑的設計理念、合成應用、機理探究等方面工作。總結了其在Mannich reactions、aza-Hnery Reactions、1,4-Michael Addition Reactions、1,6-Michael Addition Reactions、Strecker Reaction、Annulation Reactions等多種不對稱有機合成中的應用。對于未來在此方面的研究方向，也提出了合理的預測與建議。
該研究工作得到國家自然科學基金項目(21572247、21871282), 中科院先導項目（XDB 20020100）等資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cjoc.20190027大盛平台6
