手性藥物中間體的高效綠色手性催化合成具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的戰(zhàn)略意義，其中發(fā)展多相手性催化合成新技術(shù)以徹底革新傳統(tǒng)的不連續(xù)釜式反應(yīng)技術(shù)引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，多相手性催化面臨立體/手性選擇性和催化活性較低的瓶頸問題。因此，成熟的多相手性催化技術(shù)在手性化合物合成領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用示例尚不多見。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所楊啟華研究員課題組長期以來圍繞多相手性催化開展了研究工作，發(fā)展了納米反應(yīng)器中手性催化策略，觀察到納米反應(yīng)器中雙分子耦合反應(yīng)加速現(xiàn)象。近日，該團隊利用協(xié)同催化效應(yīng)實現(xiàn)了喹啉衍生物的高效多相手性催化合成。光學(xué)活性的1,2,3,4-四氫喹啉衍生物在生物醫(yī)藥方面有重要的應(yīng)用，以氫氣作為氫源通過喹啉的不對稱氫化反應(yīng)合成光學(xué)活性的1,2,3,4-四氫喹啉化合物是一種高效且環(huán)境友好的合成路線。喹啉衍生物不對稱氫化面臨的主要問題是底物的芳香性較強，增加了其化學(xué)轉(zhuǎn)化的難度。為了解決上述問題，該研究團隊將底物活化位點布朗斯特酸中心和手性催化中心共同引入到多孔聚合物中，通過酸中心和手性催化中心的協(xié)同催化效應(yīng)實現(xiàn)了喹啉衍生物的手性氫化反應(yīng)和手性氫化/還原胺化的串聯(lián)反應(yīng)。
以乙烯基功能化的手性二胺配體VDPEN和乙烯基功能化的TsONa作為手性催化活性位和酸催化活性位前體，通過自由基引發(fā)聚合制備了一系利含有不同活性位比例的多孔聚合物催化劑（圖1）。在2-甲基喹啉的不對稱氫化反應(yīng)中，酸性位和手性氫化位點之比與多相催化劑的活性呈現(xiàn)火山型曲線（圖2）。酸性位點的存在大幅度提高了多相手性催化劑的催化活性，表明酸中心和手性催化中心之間存在協(xié)同催化效應(yīng)。此外，酸性位點的引入可以有效抑制陽離子型手性催化劑在循環(huán)過程中由于陰離子流失造成的活性下降，在一定程度上提高了固體催化劑的循環(huán)穩(wěn)定性。更重要的是該雙功能催化劑可通過手性氫化和酸催化連續(xù)串聯(lián)反應(yīng)實現(xiàn)苯并喹諾里西啶的綠色催化合成（圖2）。底物活化位點和手性催化位點的協(xié)同催化為高效多相手性催化劑的合成提供了新思路。
圖2. (a) 酸性位點和手性催化位點的比例與TOF的關(guān)系，(b) 底物拓展，(c) 循環(huán)實驗，(d)雙功能催化劑催化的串聯(lián)反應(yīng)。這一成果近期發(fā)表在ACS Catalysis 上，文章第一作者是大連化學(xué)物理研究所的博士研究生陶琳。
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