基本信息
- 项目名称：
- 不对称有机超分子催化剂的构建及其性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 设计合成具有优异催化性能不对称有机超分子催化剂，并对其不对称催化性能进行研究，旨在获得具有优异催化性能的新型有机超分子催化剂及其催化技术。
- 详细介绍：
- 以天然的氨基酸为手性源，保留其催化功能团——手性胺基，与活泼的巯基芳胺拼接形成手性硫醚芳胺，将之与手性化合物，如氨基酸等，或非手性超分子化合物，如PEG、PPG等聚合物，通过弱的分子间作用力相互作用配对来构建超分子催化剂，并将上述构建的超分子催化剂应用到不对称 Oxa-Michael–Mannich，Diels-Alder 等反应，通过该反应体系来催化不对称反应，从而达到获得具有高光学活性的相关化合物的目的。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：设计合成具有优异催化性能不对称有机超分子催化剂，并对其不对称催化性能进行研究，旨在获得具有优异催化性能的新型有机超分子催化剂及其催化技术。 基本思路：将手性胺催化剂与手性化合物，如氨基酸等，或非手性超分子化合物，如PEG、PPG等聚合物，通过弱的分子间作用力相互作用配对来构建超分子催化剂，并将上述构建的超分子催化剂应用到不对称 Oxa-Michael–Mannich，Diels-Alder 等反应，通过该反应体系来催化不对称反应，从而达到获得具有高光学活性的相关化合物的目的。 创新点：基于超分子概念，利用离子或者分子间作用力，首次设计并构建一类具有超分子性质的有机手性超分子催化剂，突破了有机小分子催化剂设计的传统策略（共价键修饰），大大扩展了有机催化剂的种类和应用范围，通过对其不对称催化性能的研究证明这类超分子催化剂具有优异的不对称催化性能。 技术关键：具有良好催化活性和优异手性诱导性能的超分子催化剂及其催化体系设计与应用。 主要技术指标：产物的对映选择性（ee值）、非对映选择性（dr, exo/endo，顺反比）、收率
科学性、先进性
- 高效、高选择性的手性催化剂开发是不对称催化研究的核心内容，传统的有机手性小分子催化剂的设计依据是基于有机合成的方法，通过对共价键的修饰，来设计和构建新的催化剂或催化体系，但是通过这种方法合成的催化剂数量是有限的，合成的花费太大，并且理想的催化结构在短时间里并不一定能合成。而超分子是关于若干化学物种通过离子或分子间相互作用(非共价键作用)结合在一起所构成的，具有较高复杂性和一定组织性的整体。如果将超分子概念运用到有机手性小分子催化剂的设计上，将会为有机手性催化剂开辟一种新的设计途径，大大扩展有机手性催化剂的种类和应用范围。 本作品基于超分子概念，利用离子或者分子间弱的作用力，首次设计并构建一类具有超分子性质的有机手性超分子催化剂，突破了有机小分子催化剂设计的传统策略（共价键修饰），大大扩展了有机催化剂的种类和应用范围，通过对其不对称催化性能的研究证明这类超分子催化剂具有优异的不对称催化性能。
获奖情况及鉴定结果
- 1. 夏爱宝，吴 超，等.多功能协同催化体系的设计及其催化不对称反应基础研究. 2009年浙江省研究生创新科研项目(经费编号：G0909101001521). 2. 夏爱宝，吴 超，等.不对称有机超分子催化剂的构建及其应用研究. 2010年浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）(2010R403067).
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- ppt展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品所设计合成的有机手性超分子催化剂，其结构鲜明、功能明确、催化性能优异，具有良好的对映选择性。 在催化合成不对称oxa-Michael–Mannich和Diels-Alder 产物时，提供了一种高效的不对称合成方法，在绿色合成领域有着重要意义，为工业化应用中提供了一种很好的合成模式，具有很好的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 从2000年至今，有机催化领域已经取得了令人瞩目的成就，新的催化体系和反应不断涌现，但寻找高效实用的手性催化剂以及催化机理模式仍然是不对称催化领域的研究重点之一。 有机催化剂的结构对有机催化反应的影响是非常明显的，对其结构进行微量修饰就会引起其催化性能的巨变，这尤其体现在对反应光学选择性的影响上。故要实现高催化性能的有机催化，其前提往往是对有机催化剂结构的不断修饰，以达到更佳的催化性能。然而对催化剂的结构修饰需要花费很大的精力，同时有的理想结构也不一定在短时间内能实现其合成，这就需要解决这种进行共价键修饰的难题，其中典型的代表是ACDC（Asymmetric Counteranion Directed Catalysis）策略和Self-Assemble策略。 List等于2006年首次报道了第一例ACDC策略的不对称氢转移反应，实现了烯醛底物的有机不对称还原，催化剂的催化活性中心是没有手性的胺类小分子部分，但起到立体控制作用的却是手性磷酸部分；同年，List等将催化剂的催化活性中心变更为具有手性的氨基酸酯类小分子部分，成功实现脂肪或芳香烯酮底物的有机不对称还原。 2008年List等将ACDC策略运用到脂肪或芳香烯醛底物的不对称环氧化反应，催化剂的催化活性中心是没有手性的仲胺类小分子部分，但起到立体控制作用的依然是手性磷酸部分，在10mol％催化的作用下，24小时内产物收率高达95％，dr值达到99：1，ee值高达95％。 Paolo等运用ACDC策略实现了吲哚与α,β-不饱和烯酮的Friedel-Crafts烷基化反应，催化剂的催化活性中心是氢化奎宁胺小分子部分，以亚胺的方式活化了底物烯酮，D型叔丁氧羰基保护的苯甘氨酸对吲哚部分起到协同活化作用，在20mol％催化剂的作用下，得到高达99％收率和96％ee值的产物。 2007年Clarke等首次报道了第一例Self-Assemble策略的Michael反应，通过氢键作用，运用简单的分子间Self-Assemble，完美展现了其魅力，不仅可以实现提高催化剂的立体选择性同时能实现绝对构型的翻转。 Zhao等报道了第一例运用离子间的弱作用力来实现催化剂的Self-Assemble，同时将Self-Assemble的催化剂来催化Michael反应。
