基于杯芳烃平台的手性超分子催化剂的设计、合成及其催化的不对称反应研究

本课题旨在设计、开发新型的基于杯芳烃平台的手性超分子催化剂并将它们应用于不对称反应，通过调控杯芳烃平台上手性官能团的数目、位置和杯穴的大小，与相应去除杯穴的模型催化剂的催化性能对比，探索不对称催化的反应机制，揭示反应过程中的各种超分子作用及其对反应选择性的影响。主要研究内容包括：（1）将天然的手性脯氨酸嫁接到杯芳烃的上沿，获得手性脯氨酸衍生的杯芳烃超分子催化剂，并将它们作为有机催化剂直接应用于不对称反应研究；（2）以手性氨基醇为手性源，通过对杯芳烃骨架上沿的修饰，制备手性杯芳烃噁唑啉配体，再与金属配位形成功能化的超分子催化剂应用于不对称反应；（3）利用杯芳烃空穴的疏水性能和相转移催化功能，研究上述手性超分子催化剂在水相中催化的绿色不对称反应。

本课题旨在设计、开发新型的基于杯芳烃平台的手性超分子催化剂并将它们应用于不对称反应。通过调控杯芳烃平台上手性官能团的数目、位置和杯穴的大小，与相应去除杯穴的模型催化剂的催化性能对比，探索不对称催化的反应机制，揭示反应过程中的各种超分子作用及其对反应选择性的影响；利用杯芳烃空穴的疏水性能和相转移催化功能，将手性杯芳烃超分子催化剂应用于水相中的绿色不对称反应。. 主要研究内容包括：（1）系统研究和总结了杯[4]芳烃选择性甲酰化方法，获得了各种醛基杯芳烃制备的最佳途径；（2）将天然的手性脯氨酸嫁接到杯[4]芳烃的上沿，获得一系列手性脯氨酸衍生的杯芳烃超分子催化剂，并成功将它们作为有机催化剂直接应用于水相中的不对称Aldol反应，产物的非对映选择性高达99:1，光学选择性高达>99% ee，且催化剂可循环使用5次以上仍保持很好的催化活性；（3）以手性氨基醇为手性源，成功制备了一系列手性杯[4]噁唑啉配体，再与金属配位形成功能化的超分子催化剂分别应用于苯甲醛和二乙基锌的不对称加成反应、吲哚的不对称Friedel-Crafts反应尝试，遗憾地是催化结果都不理想，还有待进一步探索。（4）将丝氨酸功能基团分别通过酯基和酰胺桥连嫁接到杯[4]芳烃的上沿，获得两种手性丝氨酸衍生的杯芳烃超分子催化剂，并将它们作为有机催化剂实现了水相中的不对称Mannich反应；（5）研究了羟脯氨酰胺杯芳烃催化的不对称Biginelli反应，运用NMR技术研究了反应的机理，给出了合理的过渡态模型，揭示了杯芳烃骨架的超分子作用。. 此外，开展了两项目和本项目密切相关的研究工作：（1）手性杯[4]氮杂冠醚的螺旋性组装；（2）在杯芳烃修饰过程中我们发展了一种异硫氰酸酯的合成新方法，并成功将其应用于天然抗癌物质“萝卜硫素”的合成，改进了以住文献的合成方法，总收率由8%提升至67%，且可避免使用剧毒的硫光气，具有很好的应用前景。