中心金属
主要限于铑(Rh)和钌(Ru)两种贵金属，另外铱 (Ir)有少量的应用。 • 手性铑(Rh)膦催化剂只对α－酰氨基丙烯酸 衍生物的催化氢化有很好的结果，对其它 底物对映体选择性很低。 • 手性钌(Ru)膦催化剂底物适用范围广，尤其 是Noyori等发展的［Ru(BINAP)(OCOR)2］催 化剂能用于C=C,C=O, C=N等的不对称氢化， 得到特别优异的对映体选择性。
（3）烯醇酯的不对称氢化反应
Burk使用Rh-DuPhos 为催化剂进行烯醇酯 的对映选择性氢化反 应,产物的ee值最高 超过99%,反应底物中 的取代基对反应结果 有一定影响,但并不 显著.
（4）非官能化烯烃的不对称氢化反应
• Pfaltz制备了一系列含有手性噁唑啉基团的 膦配体(PHOX类型),与过渡金属铱配位得到 了相应的离子性配合物.这些配合物用于非
不对称催化氢化反应的优点主要有：
1．底物适用范围广泛； 2．高活性，高催化效率； 3．高选择性； 4．高转化率，方便后处理； 5．操作简便，容易工业 年, Kagan 等合成了第一个手性双 齿膦配体(R, R)-DIOP, 实现了手性膦配体设计 的真正突破。DIOP 的制备相当简单, 起始原 料(+)-酒石酸也比较便宜。
95(S)
85(R) 91(R) 100(R)a 93(S) 92(R) 88(R) 99(S)
90(R)
73(R) 98.5(R)a 98(R)
a:N-苯甲酰基衍生物的氢化反应
（2）取代丙烯酸或烯胺的不对称氢化反应
• 衣康酸衍生物的不对称催化氢化反应经常 作为反应的底物模型,得到的对映体2-取代 丁二酸类化合物,不但是有机合成和药物合 成的重要原料,也是制备某些香精香料和农 药的起始物. • Burk报道了使用[(Et-DuPhos)Rh]+为催化剂时 ,β-取代衣康酸类底物的不对称催化氢化反 应,有很高的立体选择性.当底物中的R为i-Pr 时,产物中检测不到另一异构体.
• 近年来，对酮的不对称氢转移反应做 了很多研究。人们发现Rb、Ru、Ir等 金属配合物是芳基、烷基酮不对称氢 转移反应的有效催化剂。
• 酮带有的官能团可以是卤素、羟基、胺基 、酰胺基、酯基等。通过羰基的不对称氢 化反应可以得到具有光学活性的卤代醇、 二醇、氨基醇、羟基酰胺、羟基酯等有重 要用途的化合物。 • 带有官能团的C=O双键的不对称氢化反 应示意图如下：
（1）β-卤代酮的不对称氢化反应
• 2’-氯苯乙酮的不对称氢化反应，生成2’-氯1-苯乙基醇。
（2）α-氨基酮的不对称氢化反应：
• α-氨基酮的不对称氢化反应生成具有光学活 性的氨基醇。例如:在（R,S）-BPPFOH-Rh 配合物手性催化剂催化下，3，4-二羟基苯 基-N-甲基甲胺基酮发生不对称氢化反应， 生成肾上腺素，e.e. 达到95%。
• 极性官能团可以是氨基、酰胺基、羧基 、酯基、羰基、羟基等。
• 近年来，简单烯烃的不对称氢化反应的 研究也取得了进展，在金属铱、钛等催 化剂的作用下，也获得了很好的对映选 择性。
（1）α-酰氨基丙烯酸及其衍生物的不对 称氢化反应
COOH R NHAc H2 Chiral Catalyst
手性铑(Rh)膦催化剂
2007 年, Reetz 等将手性单齿亚磷酸配体 (R)-75 和非手性的三苯基膦配体“混合”, 在N-苄基亚胺 的氢化中取得了88%～92% ee 的对映选择性。
（3） N-烷基环状亚胺的不对称催化氢化 2010 年, 张绪穆等采用(S,S)-f-Binaphane 的铱催化剂尝试了这一系列N-烷基环状亚胺 的氢化反应，获得了最高89% ee 的对映选 择性。
由于这些原因，从20世纪末开始，发达 国家的药品及食品管理部门纷纷制定法律 法规，对手性药物进行规模化管理。人们 对手性药物的进一步了解及政府部门对手 性药物重视程度的增加都促进了手性科技 的飞速发展。
氢化反应的历史可以追溯到 19 世纪末。简述如下： 19 世纪末，Sabatier 用细的金属粉末进行的非均相催化 氢化。 1956 年，Akabori 用附着在蚕丝上的金属 Pd 为催化剂 首次实现了非均相不对称 催化氢化。 1961 年，Halpern 等人以 RuCl3为非均相催化剂催化氢 化烯烃。 1965 年，Wilkinson 用 Rh(PPh3)3Cl 首次完成了对烯烃的 均相催化氢化。 1966 年，Nozaki, Takaya, Noyori 以席夫碱-铜络合物催 化苯乙烯的环丙烷化反应获得了 10 %的对映体过量。首次 实现了均相不对称催化反应。 1968 年，Knowles和 Horner独立应用手性单齿膦配体 替换掉 Wilkinson 催化剂中的 PPh3配体，首次实现了均相 不对称催化氢化。
（1） N-芳基亚胺的不对称催化氢化
1997 年, Pfaltz 等将膦-噁唑啉配体催化剂 Ir-PHOX用于N-芳基亚胺的不对称氢化, 得到 了89% ee 的对映选择性。
2003 年, Cozzi 等合成了含硫杂原子的膦噁唑啉配体催化剂Ir-HetPHOX ， 并将其应 用于N-芳基亚胺的不对称氢化, 得到了86% ee 的对映选择性。
DuPhos配体由两个2,5-烷基取代膦杂环（ THF的磷类似物）通过1,2-苯桥连而成。这 里的烷基可以是：甲基、乙基、丙基或异 丙基。
1996年Pfaltz等合成了的P,N配体PHOX， 其中Ir- PHOX在亚胺和非官能化烯烃的不对 称催化氢化上取得了前所未有的成果。
2000 年, Pringle 等报道了一系列单齿磷 配体，代表了单齿磷配体在不对称氢化反 应中的复兴。
二、不对称催化氢化
不对称氢化反应及有关还原反应是将碳原 子的sp2轨道变为sp3轨道(四面体)，共有下列三 种形式，并且伴随有一个至两个新的不对称手 性中心的生成。
1、 C=C的不对称催化氢化 2、 C=0的不对称催化氢化 3、 C=N的不对称催化氢化
1、 C=C双键的不对称氢化反应：
• 在C=C双键不对称氢化反应的研究中人们发现 ，当C=C双键上带有极性基团时，往往可以得 到较高的光学产率。 这是因为：这些极性基团可以和催化剂的 金属配位，增强了催化剂-反应物所形成的配 合物的刚性，从而提高了反应的对映选择性。
不对称催化氢化反应的研 究进展
手性是自然界的基本属性，构成生命 体系生物大分子的基本单元例如碳水化合 物、氨基酸等大部分物质都是手性分子。 生物体内的酶和细胞表面的受体也是手性 的，因而具有生物活性的物质例如香精、 香料、农药、医药等，当它们与其受体相 互作用时大多以手性方式进行。这种授体 与受体之间的手性作用，使得很多手性药 物的对映体都以不同方式参与作用并产生 不同的效果。
b、( S) - 萘普生的合成
20 世纪80 年代抗炎镇痛药( S) - 萘普生年销售额达10 亿美元。有很多研究者成功地采用了不同的不对称方法合 成了( S) - 萘普生。下面是A. S. C.Chan等人所采用的合成工 艺和催化体系。该法获得了高立体选择性( e. e. ≥98%) 和高 催化活性( 反应物与催化剂的摩尔比重复使用计算在内可 达到20 万至40 万) 。
1971 年，Kagan 从酒石酸出发合成了 DIOP，用在 Rh 催化的脱氢氨基酸氢化，取得了 80 %的 ee 值。这一结果 极大地鼓舞了化学家和工业界。此后不久，Knowles用 DIPAMP配位的Rh催化剂实现L-多巴中间体的不对称催化 氢化的工业化生产。 1980 年，Noyori 和他的同事们，经过六年的努力合成 了 BINAP，并应用于脱氢 氨基酸衍生物的氢化，取得接 近 100%的 ee 值。 1986 年，Noyori 报道了双膦/Ru 络合物催化体系对β官能团化酮高效专一的催 化氢化。 1995 年，Noyori 发现了双膦/二胺/ Ru 络合物催化体 系对于简单酮或烯酮可以高效专一的催化氢化羰基。 2001 年，Knowles、Noyori 因为在不对称氢化方面的 卓越贡献获得了诺贝尔化 学奖。
官能化烯烃的立体选择性氢化反应取 得了很好的结果.
取代基对氢化反应的影响
• 其它的反应情况
（5）一些有用的实例
a、美国孟山都公司在20 世纪70 年代中期就成功应 用不对称氢化反应合成L- 多巴, 使用的催化剂为Rh /DIAMP+, n ( 底物) ∶n ( 催化剂) =20 000 ∶1, 得到 94%单一对映体。
2004 年, Agbossou-Niedercorn 等合成了 氨基膦-噁唑啉配体铱催化剂, 该催化剂在N芳基亚胺的氢化中, 得到了最高90% ee 的对 映选择性。
手性除草剂“金都尔” 的工业化生产。
（2） N-烷基亚胺的不对称催化氢化 1989 年, Bakos 等将磺酰化的BDPP /铑催 化剂用于N-苄基亚胺 的氢化, 得到了最高 96%的对映选择性。
（4）简单酮的不对称氢化反应：
• 简单酮的不对称氢化反应难以得到高对映 选择性的产物。因此，设计和合成用于简 单酮不对称氢化反应的高效和高对映选择 性催化剂一直是化学家们关心的问题。
• Noyori发现了在二胺-KOH-异丙醇体系中， 使用由Ru-BINAP可实现简单酮的氢化反应 ，采用适当的手性二胺进行反应，可得到 较高ee值的产物。
R
* COOH NHAc
膦配体
R = C6H5 (R,R)-DIPAMP (S,S)-CHIRAPHOS 96(S) 99(R)
产物ee%
R=H 94(S) 91(R)
(S,S)-NORPHOS
(R,R)-DIOP (S)-BINAP (S,S)-BPPM (S)-BPPFA (S,S)-SKEWPHOS (S,S)-CYCPHOS (S,S)-Et-DuPHOS
2、 C=O双键的不对称氢化反应：
• 带有官能团的光学活性仲醇，是合成 具有生物活性化合物的重要中间体。 而通过潜手性酮的不对称氢化反应， 是获得具有光学活性仲醇的重要途径 。