探索催化规律与本质 反应控制让化学合成更简单
2011-01-31 来源:中国聚合物网
更简单、经济地合成
“在有机化学反应中,这种选择性控制很多,有立体选择,也包括在不对称催化反应中手性的问题等。我们利用催化剂与底物之间氢键、配体的电子效应变化,以及配体取代基的不同等因素来控制反应。从而达到节约资源和减轻化学反应副产品污染的目的。”侯雪龙说。
不对称氢化是在手性催化剂存在下,氢气选择性加成到碳碳或碳杂原子双键上生成手性化合物的过程。这是一个具有高原子经济性、环境友好和工业上应用最多的一类不对称反应,但要氢化多个双键和破坏芳香性,而且要克服底物和催化剂结合困难等。周永贵小组发展了两类活化策略进行含氮芳香化合物的不对称氢化:一条是利用分子碘活化催化剂生成高活性的催化物种,实现了喹啉和部分吡啶的不对称氢化,对映选择性达到96%;第二条是利用氯代物活化底物的策略,实现了喹啉和异喹啉的不对称氢化,利用上述方法学作为关键步骤完成了一系列喹啉和异喹啉生物碱的全合成,为手性含氮杂环和手性胺类化合物的合成提供了新的有效方法,也为进一步发展新的不对称氢化反应提供了有益的参考。
探索催化的科学规律和本质
在国家自然科学基金的支持下,侯雪龙、周永贵等人在部分反应中实现了反应的非对映选择性以及对映选择性的调控。在烯醇羧酸酯等不对称催化氢化和一些氧化反应中实现了高对映选择性控制。他们利用底物活性调节和改变催化剂中心金属原子,在芳香化合物和亚胺的不对称催化氢化中实现了高对映选择性控制。研究人员通过配体、底物的改变实现了钯催化下酰胺、开链酮等“硬”亲核试剂的烯丙基取代、环丙烷化反应及动力学拆分,并实现了这些反应的高区域选择性、非对映选择性以及对映选择性控制。并对氢键、配体电子效应、配体苄位取代基与选择性的关系、作用方式和途径提出了合理解释。
该项目实施期内,发表SCI论文55篇,其中包括发表在《化学研究评述》、《美国化学会志》、《应用化学》上近20篇高水平论文。该研究申请专利9项,在国内外学术会议上作大会报告和邀请报告19次,培养博士、硕士生多名。去年该项目结题时,专家组一致认为部分研究成果在某些方面已走在世界前沿,产生了重要的国际影响力,因此综合评价为优秀。
“目前全世界都认识到化学反应中选择性控制的重要,很多人都在进行这方面的探索,也找到一些不同的方法。但基础研究要探讨一些规律性的东西,来指导一类反应,为将来医药研发、精细化学以及对一些环境污染较大的生产工艺改进等提供关键的基础技术。”侯雪龙说,“现在通过分子有机合成的新药很多,合成的方法也很多,但并不能满足我们的需要,所以还要寻找更多的方法,同时在这一过程中总结规律,加深认识,并用它来指导我们以后的实践。我们目前对一些东西有了新的认识,但并不能说就掌握了其中的规律,用最简单、经济、方便的方法得到一种东西,并节约资源和减轻污染都是大家努力的方向。”
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