基于多手性因素耦合的手性高分子离子液体的合成与催化形能研究

Inspired by the enzyme catalyst that having high asmmytric catalytic ability through the perfect cooperation of the catalytic site and the additional ligand. Based on the realization the shortcoming of chiral ionic liquid, we propose preparation of chiral polymer ionic liquid by using chiral polymer skeleton bonding with chiral ionic liquid, also introducing other chiral additional ligand in polymer chains. The character of proposal chiral polymer ionic liquid are show as blow, firstly, the chirality of polymer, ionic liquid and other functional group will get coupling by adjusted the structure and constitute of chiral polymer chain to increase the chiral induced ability. Secondly, the rich functional group in the chiral polymer chains will cooperate with the catalytic site to control the conformation of the intermediate of catalytic substrate for improving the stereo-selectivity of the catalyst. Also, the solubility of the chiral polymer ionic liquid will be modified by introudcing alkane chain to polymer. The last one is that the brick unit can easily adjusted will help to study the catalytic mechanism. The great point of this project is the innovation of the consideration of developing the high active chiral ionic liquid. It also can provide the reference to develop other chiral catalyst. This project mixed with several advanced research area of the high activity asmmeytic catalysis, chiral polymer, and green catalysis.

受酶催化“通过催化中心与手性辅基完美结实现高效不对称催化”现象启发，针对手性离子液体结构较为单一、可修饰度有限、功能化程度不够、空间刚性不足及不对称催化效率较低问题。本项目提出将手性高分子材料与手性离子液体键合，并引入其它手性辅基，制备手性高分子离子液体。特点在于通过调节手性高分子链组成和结构，实现手性离子液体与手性高分子及其他手性因素的耦合，提高其整体的手性诱导能力；手性高分子链上丰富的官能团，可协助催化中心控制催化反应中间体构型，提高其不对称选择性；手性高分子链引入不同性质烷基链，可调节手性高分子离子液体的溶解性；手性高分子链的可砌块性有助研究催化反应机理。项目目的在于创新高效手性离子液体催化剂设计开发思路，将高效不对称催化/手性离子液体/手性高分子/绿色催化等前沿领域完美统一，开发超高活性手性离子液体催化剂，拓宽手性离子液体的应用领域，为其他高效手性催化剂的开发提供借鉴。

项目设计合成了合成20类200种以上手性高分子催化剂（含键合手性离子液体或手性催化活性基团），对其结构进行全面表征，在目标分子和中间体合成方法方面有部分改进和创新。研究了合成的手性高分子中各种手性因素（高分子螺旋手性、二茂铁的面手性等）之间耦合，发现手性高分子骨架与手性离子液体及其他手性结构单元之间互相修饰，已取得的大量实验结果中既有手性高分子的手征性与手性催化活性单元的手征性间正向耦合、也有反向耦合，规律不明显，可能由于目前实验数据量仍嫌不足或者还没有认识到核心的影响因素，因此仍无法阐明手性高分子构架手征性与手性离子液体或其他手性结构单元手征性之间协同作用的基本规律。后续将继续推进，力争对手征性之间耦合规律有新认识。通过模版不对称催化反应考察了合成手性高分子催化剂及其中间体的不对称诱导性能，发现了几类对经典不对称催化反应显示良好催化能力的催化体系；对设计合成手性高分子的原料高分子材料的性能进行了研究，发现部分高分子表现出良好的载药性能或优良的电化学传感性能。.上述研究的结果，对高性能不对称手性催化剂的设计合成、重要手性产物的新催化体系开发或潜在应用价值的高分子材料的开发都具有重要意义。已发表高水平论文15篇，授权中国发明专利3项，部分研究结果仍在整理完善中，共毕业硕士8人，毕业博士2人