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1、高分子物性催化剂主要是指把手性配体通过共价键嫁接到作为载体的高分 子上，与中心原子或离子络合所形成的的性催化剂。它集中了均相和多相催化剂 的优点：（1）分离简单，反应结束后只需简单过滤就可以把催化剂和反应产物 溶液分开；（2）催化剂可多次循环使用，且效果良好，对于价格特别昂贵的手 性催化剂更为重要；（3）与无机载体不同，反应时高分子溶胀，反应界面扩大 嫁接的手性催化剂深入反应液之中，类似均相催化；（4）存在特色的“高分子 效应”。高分子手性催化剂也有缺点，如反应温度太高或介质酸碱性太强时，稳 定性较差，手性催化剂易从高分子载体上脱落，从而限制了它在某些反应中的应 用。自从1973年Kagan等
2、合成了高分子负载的KIOP以来，高分子手性催化剂就 一直处于不断发展之中，光学产率、化学产率不断提高。下面主要就1990 1999 年间的进展作一概述。1 在不对称还原中应用进展1.1 不对称催化氢化反应不对称催化氢化反应是不对称合成领域最成熟的反应，已有多种高效催化 剂，如BINAP、DuPHOSwBICP、SpirOP等；高分子负载的手性催化剂，主要是噁 唑硼烷类催化剂也不断被报道。Caze合成了一种高分子手性噁唑硼烷催化剂， 用于催化还原苯乙酮和苯基乙基酮，对映体过量百分比（即ee值）分别为61% 和 56%，产率均超过 95%。Sung等合成了催化剂1,由（S） -a , a -二苯基
3、吡咯烷甲醇和1%交联的聚 对乙烯苯硼酸制备而得。在1的催化下，苯乙酮被硼烷还原成（S）-苯乙醇，产 率高达93% , ee 值高达 98%：Kragl 采用可溶为均相的 1 类似物作不对称还原酮的催化剂，并且 在配有纳米的过滤膜的可连续操作的膜反应器中操作。 产物醇的 ee 值 接近100% ，反应几乎是定量的，而且操作可连续，具有很好的应用前景。1.2 不对称氢转 移反应Lemaire 等 11为 了考 察分 子印 记效 应 （ Molecular imprinting effect ） ，将 1， 2-氨基手性催化剂存在下苯乙酮与异丙醇进行不对称 氢转移反应（2）。 结果表明以手性产物为模
4、板聚合的高分子手性催化 剂2确实存在分子印记效应：若手性产物为S型，则用S型产物为模板 聚合的高分子手性催化剂2比无模板的对映选择性好（43%ee对33%ee）； 若用R型则反而不利，比无模板的还要低（33%ee对33%ee ）。2 在不对 C-C 键中的应用进展2.1 醛的不对称烷基化反应Soai 等先后合成了两种高分子手性氨基醇催化剂，催化苯甲醛和ZnEt2 的加成（3），二者很相似，除了 构型正好互成镜像外，主要区别 是前者配体较高分子链，后者较远离（隔几个亚甲基），但后者产率和 ee值比前者均有较大的提高（91%，96%ee对83%,89%ee ）。Pu 则报道了由手性聚联二萘酚 5作
5、配体作用于同一个反应， 所得 产率和ee值都较高（65%、100%，94%ee ）。2.2 不对称 Diels-Alder 反应Itsuno 等先后报道了高分子手性氨基酸 6和 7与硼烷结合形成Lewis 酸催 化剂 ，催 化异 丁烯 醛和 环戊 二烯的 Diels-Alder 反应（ 4），内型/外型选择性分别为1:99和4:96，产率93%和99% ,e值65%和95% ； 后者交联链采用乙二醇多缩聚醚化替亚苯基是唯一显著的区别。Mayoral 等合成了高分子 负载 的铝氨基醇络合 物催 化剂 8，作 用于 相同底物， 转化率达 95%以上，比相应的均相催化 剂催 化活性高出 很多， 他们
6、认为是由于高分子骨架把反应活性位隔离开了而不相互抑制的原 因。Mayoral 还合成了衍生自酒石酸酯的高分子 TADDOL （9），与 Ti（OPr-i）4 结合， 具有通式 Ti-TADDOL, 作用 于环戊稀 和反式丁 烯酰 胺 衍生物；9与相应低分子的Ti-TADDOL相比,主要是ee值有所下降（38% 降至 25%）。2.3 不对称醇醛 缩合反 应Kiyoral等合成了高分子负载的缬氨酸10和谷氨酸11，与BF3构 成 Lewis 酸手 性催化剂 ，催化苯 甲醛 和本三 甲基硅化 的异 丁醛的 醇醛 缩合所应。用10与BF3络合物为催化剂时，-78C升至40%, ee值也提 高了 不少
7、（ 25%升至 67%），他们认为 可能是由于该体系在更高的温度下 更有得不对称催化反应。2.4 不对称氨甲 酰化反 应Stille用交联聚苯乙烯负载的（-）-BPPMPtCl 2/SnCl 4催化烯烃 氢甲酰化反应可取得较高的ee值（60% 82%）:3 在不对称氧化中的应用进展3.1 不地称 Sharpless 环氧化 反应不对称 Sharpless 环氧化反应 也是 个较成熟 的反应，采用 salen 作 配体与金属络合的催化剂其产率及 ee 值均可达很高，但高分子负载的 手性催化剂效果还是很好。Lohray合成了高分子手性（salen ） Mn（III ） 催化剂12,并进行催化环氧化
8、研究，ee值只有30%。Minutkolo等报道了类似的催化剂，对苯乙烯、顺式0 -甲基苯 乙烯催化环氧化，采用m-CPBA和N-甲基吗啉-N-氧化物（NMO ）复配可 达到最佳的效果， 产率接近 100%， 但 ee 值低于 41%。Canali等合成了支链（salen ） Mn（III）催 化剂13,对1-苯基环已 烯不对称环氧 化， ee 值为 61% 91%。 Sherrington 等还 合成 了几种石酸 衍生的化合物如 14，与 Ti（OPr-i）4 络合， 用 t-BuOOH 作氧化剂，对多 种烯烃进行不对称环氧化研究， ee 值中等到较高。3.2 不对称 Sharpless 双
9、二羟基化反应该反应是合成光学纯的邻二醇的重要方法如（7） 式， 但需要采 用毒性大又很昂贵的 OsO4 作催化剂；而采用高分子金鸡纳碱催化剂， 0s04可简便地循环使用。自从1988年Sharpless等首次引入金鸡纳体 为配体，该领 域发展日新月异，到目前为止，对于 某些催化反应体系物 几乎完全转化为手性产物。Sharpless 等合成了 几种高分子金鸡纳碱手性催化剂如 15，效果较 好（ 产率 85% 96%， ee 值 80% 87%） ，并且可直接循环使用 ， 但产率和 ee 值稍有降低。 Salvadori 等报道了一种类似 15 的高分子，效果也相 近。1992 年 Lohray
10、等制备了一系列的高分子二氢奎尼定 16，在 16 和OsO 4、 NMO 作用 下，反二 苯基 乙烯的不 对称双 羟基 化反应的 产率和 ee 值随着m的增大而降低。1994 年 Lohray 等通 过自由基 聚合得到 17，由于 17 具有 大的 孔径 和亲水性，允许 底物充分渗透， 17 的催化效果与均相催化相似，产率达 90% ， ee 值达 96%。 Lohray 还提到 18 的合成，合成产率较低，他预见 18 将有类 似均 相催 化体 系的 高产 率 和 高 光学 收率 。1997 年 Janda 等发 展了 Lohray 的 思想 ，合 成了 均相 的 高分 子手 性 配体 19
11、 （DHQD ）2PHAL- SO2CH2CH2CONH -PEG-OMe ，反应结束后只须加入 非极性溶剂（乙醚）使之沉淀即可过滤分离。该高 分子手性催化剂对许 多种底物均具有相当高的 ee 值和化学产率，特别是采用 K3FeCN 6作助 氧化剂其 ee 值接近 100% （表 1）。表 1 高分子手性配体 19 的双羟基化反应结果序号烯烃氧化剂*产率/%ee/%1PhCH=CH2NMO87722K3Fe(CN)688983(Z)-PhCH=CHMeNMO87914K3Fe(CN)683995(Z)-PhCH=CHMhNMO98 946K3Fe(CN)695997(E)- nBuCH=CHBun NMO84808K3Fe(CN)68097综观 20 世纪 90 年代 高分子手 性催化剂的 发展过程 ，越来越多的科 学化学公 司意识到 这一方面的 优越 性和潜在应用前 景。高分 子手性催化 剂具有分 离简单、可循环 使用等多 相催 化剂的 优点，克服 了昂 贵的 均相 催化催化 剂回收困 难等缺点，符合当前 绿色化工和 可持续性 发展战略和 需要，国际 上研 究已逐渐 走向应用 阶段，国内 一些单位 也正加快研 究步 伐，可望在21 世纪高分子手性催化剂在工业生产手性原料、药物、香 料等精细 化学品方 面得到应用 。
高分子手性催化剂在不对称合成应用中的新进展
