《基於水相的新型有機合成反應的發展和套用》是依託中國科學技術大學，由羅德平擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於水相的新型有機合成反應的發展和套用
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：羅德平
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
純水相中的有機反應具有很多優點，如可以減少易燃和有毒的有機溶劑的使用，省略官能團上保護和脫保護的步驟，反應過程中水溶性反應物可被直接使用，無需預處理等。然而，水相有機反應要得到廣泛的套用仍然存在許多挑戰。譬如，有機反應物在水中溶解度低，分離和提純步驟仍然要用到有機溶劑；水中的反應廢料難以處理；耐水性的反應試劑和催化劑缺乏等制約了水相有機反應發展和套用。在本課題研究中，我們將通過設計新的耐水性金屬有機試劑來解決其中的一些問題，並擴展其在有機合成中的套用；設計新的耐水性可回收的手性路易斯酸，實現水相高效催化不對稱反應。同時，還開發新的非金屬水相有機反應，研究仿生條件下水相反應。此外，在實驗工作基礎上，爭取對水相有機反應的認識有概念上的突破，發展水相有機反應新理論。這些研究結果將被套用於複雜分子、合成砌塊等的仿生合成以及在體內和體外的蛋白質官能化修飾等。
結題摘要
傳統的有機合成化學在給人類文明帶來進步的同時，不可否認也給人類賴以生存的環境帶來巨大的衝擊甚至是破壞。因而從源頭上避免或者是減少污染物的產生是保護和改善生態環境的迫切需求。這就要求有機化學家們套用“綠色”化學基本原理，以“原子經濟性”為基本原則，設計簡短、可行、低毒的合成路線，儘可能避免使用輔助物質，注重使用可再生原料，設計、開發和使用高效的催化劑。如何套用綠色化學方法從源頭上解決工業生產過程中的廢料排放和由此產生的環境污染問題，將是有機化學家們面臨的巨大挑戰。基於此，我們從天然胺基酸出發，在原有席夫鹼類配體基礎上通過嫁接一些親水性的基團，使其形成的金屬配合物變成含有雙親結構的表面活性劑型催化劑，使得催化劑在水相中形成微反應器，從而讓底物在微反應器中更高效得被催化反應，我們利用該催化劑完成了水相中的不對稱Micheal加成等反應的研究。同時，我們通過掃描電子顯微鏡（SEM）以及透射電子顯微鏡（TEM）等物理手段對反應可能經歷的微觀過程進行了研究，總結出了一定的規律。同時，我們開發了耐水性的手性三級胺-金屬催化劑，實現了水相中的不對稱Henry反應、Mukaiyama aldol反應等，在該方面完成的較好；在水相非均相催化方面，我們發展了一系列模板負載的納米催化劑，製備了不同模版負載的納米金、納米鈀和納米鎳等催化劑，並結合水相合成方法學和水相電化學合成，在水相中進行了一些天然產物類似物的合成研究，在該方面取得了階段性的研究成果。但納米催化的手性控制很難實現，目前還在繼續探索。另外，我們發展了水催化的無金屬參與的有機合成反應，用於高效構建C-S和C-P鍵。為了提高反應的原子經濟性，我們發展了過渡金屬催化的烯烴C-H鍵氧化官能團化反應，用於製備高立體選擇性多取代功能化烯烴產物。同時，我們還發展了一系列廉價金屬催化有機矽產物的合成方法，區別於傳統過渡金屬催化體系，在溫和反應條件下可以高效得到目標產物，降低了合成成本。
