钌铑催化反应路线图
光学活性的仲醇是合成许多生理活性药物的重要中间体, 从这类化合物出发可以合成许多不同用途的有机化合物如手性药物、农药及香精等. 不含官能团的芳基烷基酮由于除酮羰基外不具有和催化剂中心金属进行配位的辅助功能基, 致使这类酮催化加氢的对映选择性不高.
经过几十年的努力, 芳基烷基酮均相催化氢化开发出很多极好的体系. 如Corey等使用脯氨酸衍生物为手性诱导试剂进行硼烷的还原反应, 芳基烷基酮在10%～20%的手性诱导试剂存在下获得高的立体选择性. 1995年, Noyori等发现Ru(II)-BINAPdiamine-KOH催化体系, 实现了芳基烷基酮催化加氢的催化活性和对映选择性的突破. 此外, Noyori等还采用手性N-对甲苯磺酰基-1,2-二苯基乙二胺的钌配合物为催化剂进行芳基烷基酮的不对称氢转移反应, 催化剂表现出极高的催化活性及立体选择性. 然而均相催化剂的分离和循环仍是困扰人们的一个难题. 为了解决上述问题, 均相催化剂多相化是当前该领域的主要研究方向. 如通过化学键联方法将脯氨酸衍生物、手性双膦配体和手性二胺接枝到高聚物和无机载体上,再和金属组分鳌合, 但这种化学键联的手性配体的制备复杂, 在溶液中手性膦配体会逐渐被氧化而失去配位作用引起金属流失.利用手性试剂修饰负载金属催化剂表面制备的不对称催化剂, 具有容易制备、价格便宜的优点.
目前为止,手性试剂修饰负载金属催化体系在不对称加氢方面比较成功的有三个: 酒石酸修饰的兰尼镍催化剂Ni/TA用于β-酮酸酯的不对称加氢; 金鸡纳生物碱修饰的负载铂催化剂体系用于α-酮酸酯的不对称加氢; 金鸡纳生物碱修饰的负载钯催化剂体系用于前手性双键的不对称加氢. 然而手性试剂修饰负载金属催化剂用于不含官能团的芳基烷基酮不对称催化加氢的对映选择性还不高, 研究报道较少. Baiker等报道的负载金属催化剂对苯乙酮不对称加氢的ee值最高不超过30%. Yuan等报道了(1R,2R)-l,2-二苯基乙二胺[(1R,2R)-DPEN]和三苯基膦(tpp)修饰的Ru/MgO催化苯乙酮不对称加氢的ee值最高达74%. Chen等制备了以2,2'-双-(二苯膦基)-1,1'-联萘(binap)和tpp为助剂的负载型金属催化剂Ru/γA12O3-(S)-binap和Ru/γ-A12O3-tpp以及随后开发的双金属催化剂1.0%Ru＋0.2%Rh/γ-Al2O3-tpp,用(1S,2S)-DPEN或金鸡纳碱衍生物作手性修饰剂修饰负载催化剂用于苯乙酮等底物不对称加氢, 获得了较高的催化活性和对映选择性, 苯乙醇的对映选择性高达83%.
重庆工商大学药物化学与化学生物学研究中心蒋和雁等人以金鸡纳碱衍生物作为手性修饰剂, 研究了三苯基膦稳定的1.0% Ru＋0.2% Rh//γ-Al2O3催化剂催化芳香酮多相不对称加氢, 考察了修饰剂种类及浓度、碱添加剂种类及浓度、溶剂、氢气压力等因素对不对称加氢反应的影响. 结果表明, 金鸡纳碱衍生物对1.0% Ru＋0.2% Rh//γ-Al2O3-tpp 催化剂具有较好的修饰作用, 在优化反应条件下苯乙酮加氢反应的对映选择性高达84%.