文 献 综 述 有机催化剂 1.有机催化剂的概述 不对称催化是当今化学发展最为活跃的领域之一,是开发手性药物、材料及香料等化学品的强大理论基础和学术依据. 酶和金属络合物是两类最主要和最有效的催化剂. 其中金属络合物是研究的最为普遍的化学催化剂, 并且取得世人瞩目的成就, 有些已被应用于工业生产, 2001 年的诺贝尔化学奖授予了该领域做出突出贡献的三位科学家. 金属络合物催化蓬勃发展的同时, 近几年来, 不含金属的有机小分子催化越来越受到关注, 正在成为化学领域继金属催化剂之后研究的另一热点. 有机催化是指使用低于化学计量的不含金属的有机小分子进行的催化反应. 20世纪70年代, Hajos小组和Wiechert小组分别报道了应用简单的氨基酸L-脯氨酸进行催化的高效和高对映选择性的分子内羟醛缩合反应, 此后很长一段时期, 有机催化反应未引起大家的重视. 最近几年, 有机催化的研究得到前所未有的发展.有机小分子可以象酶一样发挥作用, 有可能在前生命物质(如糖类)的合成中起着重要作用. 有机催化剂具有容易操作和一些”绿色”的优点: (1)不需金属来引发, 不必担心有毒的金属泄漏到环境; (2)有机催化剂通常价格低廉, 容易修饰和制备; (3)有机催化剂通常可以在湿溶剂或空气中进行反应, 不必用到苛刻的无水无氧条件;(4)有机催化剂容易从产物中分离和回收. 催化剂在现代有机合成化学及化工中有着举足轻重的地位．现代化学工业产品的85％都是通过催化过程生产的。

每种新催化剂的发现及催化工艺的研制成功，都会引起化学工业的重大革新。

众所周知，有机催化剂中主要分为金属有机催化剂和非金属有机催化剂。

金属有机催化剂凭借其优异的催化性能成为有机反应催化剂的主流．在金属有机催化剂蓬勃发展的同时，催化剂的另一个新分支#8212;#8212;非金属有机催化剂引起了人们的浓厚兴趣，越来越多的简单有机物分子被直接用作有机反应的催化剂，成为现代合成化学的前沿领域之一。

2.非金属有机催化剂的定义及其特征 　　　与金属有机催化剂相反，非金属有机催化剂是指具备催化剂基本特征的一类不包含金属离子配位的低分子量有机化合物．此类非金属有机催化剂不同于通常的单纯以质子酸中心起主导作用的有机羧酸类、苯磺酸类有机催化剂，它是通过分子中所含的N，P等富电子中心与反应物通过化学键或范德华力形成活化中间体，同时利用本身的结构因素来控制产物的立体选择性．目前非金属有机催化剂主要有如下三类： (1)有机胺类：脯氨酸、咪唑啉酮类、金鸡纳碱类、Ⅳ．杂环卡宾类、二酮哌嗪类、胍类、脲及硫脲类等； (2)有机膦类：三烷基膦类、三芳基膦类等； (3)手性醇类质子催化剂：如TADDOL类催化剂． 　　　非金属有机催化剂和金属有机催化剂以及生物有机催化剂有着非常密切的联系，有的非金属有机催化剂例如叔膦本身又是金属有机催化剂很好的配体，还有些非金属有机催化剂显示出类似于酶的特性和催化机理．大量的研究发现大多数非金属催化剂有较高的催化活性，尤其是应用在不对称合成中，经其催化的反应大都有很好的收率和对映选择性，并且具有毒性低、价格低廉、容易制备、稳定性好、易于高分子固载等一系列优点，所以越来越受到各国化学家的重视． 　　　 3.有机催化剂在不对称合成中的应用 3.1 有机磷催化剂 有机磷不仅在金属络合物催化方面是广泛应用的配体，同时也可单独作为有机催化剂 来使用．由于磷原子体积比较大，可极化性大，因此烷基膦亲核性比较强，而碱性远远 弱于相应的胺．如三烷基膦的亲核性是三乙胺的100倍，而碱性仅是它的1％．烷基磷 或芳基磷在Baylis-Hillman反应中显示出比较好的催化活性【1】，用三苯基膦催化不饱 和酮与Ⅳ_磺酰基苯甲酰亚胺反应提供67％~92％ 收率的偶联产物，如改用含膦和羟基 的双官能团催化剂47进行该反应时，收率达到90%。

3.2 醇、酚型催化剂 　　　手性醇、酚类质子催化剂在有机催化反应中显示出良好的催化活性和对映选择性，其催化过程往往是通过双氢键活化羰基进行的． 　　　Rawal【2】 等报道了 TADDOL (48)催化活性二烯与各种醛进行的 Diels-Alder 反应时, 给出 52%～97%的收率和 86%～98% ee 值. 48 中两个羟基与底物醛形成氢键, 从而使羰基活化. 如果羟基被单甲基化或双甲基化后, 则收率降至5%以下. Braddock等研究了平面型的菲酚 49 催化 Diels-Alder 反应, 反应速率提高 2～30 倍,但产物没有检测到旋光性. 　　　 最近 Yamamoto【3】报道了 48催化烯胺的亚硝基羟醛缩合反应, 不同碳环的烯胺与亚硝基苯反应, 获得了比较好的收率和对映选择性(Eq.10).Schaus 等应用二酚 53 催化 α,β-不饱和环己酮 50与各种醛 51 进行 Baylis-Hillman 偶联反应, 给出比较好的收率和对映选择性 52 (Eq. 11, 67%～96% ee 值). 尤其是脂肪醛对共轭不饱和酮的加成比芳香醛有更好的选择性. 该反应是三乙基膦与联苯二酚化合物 53 共同催化的结果. 3.3 双功能有机硫脲催化剂 3.3.1 不对称 Michael 加成反应 在有机合成中, Michael 加成反应是一种最有效的构造 C- C 骨架的方法之一, 也是催化不对称合成领域中研究最多的反应类型之一。

自从 Okino 等首次报道了用双功能硫脲催化剂催化 Michael 加成反应后, 又发现了各种结构的优秀的双功能硫脲催化剂。

其中, Wang 【4】等报道了一种具有手性联萘结构的双功能硫脲催化剂 2,这种催化剂在投量仅为1% (n ∶n) 、催化 2, 4- 戊二酮与硝基苯乙烯类衍生物的 Michael 加成反应时, 显示出较好的催化活性, 可以得到 78%~92%的收率和高达 97%的 e.e 值。

同时,Wang 等也探讨了由加成产物进一步合成价格昂贵的α位取代的 β- 氨基酸的合成路线, 初步展示了这类催化剂的应用前景。

上世纪 80 年代初, Wynberg 【4】等研究发现, 天然金鸡纳碱分子 3a, 3b 的结构中同时具有奎宁环和二级醇的结构, 具有双功能催化的特点。