超分子手性催化研究取得新进展

        中国科学院化学研究所胶体界面与化学热力学实验室刘鸣华研究员领导的课题组与韩布兴、张建玲研究员合作在超分子手性催化研究方面取得进展,相关结果已在《德国应用化学》Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 7761)在线发表。

       手性催化是制备单一结构的手性异构体的重要方法,过渡金属手性络合物作为主要的手性催化剂,为手性化合物的不对称合成及产业化开辟了广阔的前景。近年来随着超分子化学研究的迅速发展,小分子催化、基于分子识别与组装原理的超分子手性催化剂也开始引起科学家的广泛关注,例如脯氨酸衍生物对 Aldol 反应的不对称催化等。但大多数这些反应仍然存在着催化剂用量大,难以回收或者大量有机酸的使用等问题。针对这些问题,该研究发展了一种无需引入有机酸,利用压缩二氧化碳 (Compressed CO2) 调控脯氨酸两亲分子的组装结构,进而应用到Aldol反应的不对称催化中。压缩二氧化碳的引入,促进了脯氨酸两亲分子在水中的溶解并自组装形成囊泡结构,这种囊泡结构能够在水中有效的催化环己酮和对硝基苯甲醛之间的不对称Aldol反应,并且通过改变二氧化碳的压力,调控了脯氨酸两亲分子囊泡的大小,进一步调控反应的产率和对映体选择性。优化反应条件,可得到99%的产率和93%的对映体选择性。此外,利用压缩二氧化碳对脯氨酸自组装结构的动态调控,可通过二氧化碳气体的引入和去除实现催化剂和产物的简单分离,实现催化剂的可循环利用。该方法不仅使不对称催化反应在水中有效进行,且不需要引入有机酸,环境友好,易于分离和回收,是一个绿色的催化体系。

        该研究是由博士生秦龙完成主要工作,并得到了国家自然科学基金委创新群体基金和科技部的资助。