Noyori不对称氢化反应

野依良治（R. Noyori）氢化催化剂是指手性双膦配体BINAP与金属钌（Ru）配位形成的手性配合物。此类催化剂可以还原脱氢氨基酸、烯胺、不饱和羧酸、酮酸酯和简单酮等化合物。野依良治因对不对称氢化反应的贡献与夏普莱斯共享了2001年诺贝尔化学奖。Noyori等人发展的[Ru（II）-(BINAP)]类催化剂可根据阴离子的不同主要分为：[Ru(OAC)2(BINAP)]、[RuX2(BINAP)]（或[Ru(arene)(BINAP)]X; X=Cl、Br或I）和[RuCl2(BINAP)(diamine)]。这三种催化剂前两种的稳定性较差，要保存在惰性气体氛围中，第三种稳定性较好。

一、[RuOAc2(BINAP)]催化剂

[RuOAc2(BINAP)]催化剂在烯酰胺、不饱和羧酸和异丙醇等的不对称氢化中表现出极高的手性诱导能力和催化活性。

催化循环

反应实例

【J. Am. Chem. Soc., 1986, 108, 7117】

【J. Org. Chem. 1987, 52, 3174】

【J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1596-1598】

二、[RuX2(BINAP)]类催化剂

在β-酮酸酯氢化反应中，[Ru(OAC)2(BINAP)]几乎是无效的，而含有卤离子的[RuX2(BINAP)]类催化剂对该底物的催化却非常有效。另外对α-位羟基、烷基，二烷基胺基、卤素等官能团的酮类底物同样表现出了很好的催化活性和对映选择性。此类羰基化合物的不对称还原中，氢气压力一般要求在50-100atm范围内，甲醇或乙醇作为溶剂，催化剂的转化数（底物与催化剂的物质的量之比）可达到2000以上，对β-酮酸酯的氢化，产物ee值在98%以上，其他底物的ee值也在92%以上。

反应机理

[RuX2(BINAP)]先在氢气作用下形成单氢钌配合物，才参与到催化循环中。产物的对映选择性在于，羰基在氢离子活化后，负氢在羰基碳的Si-面还是Re-面。

反应实例

【J. Am. Chem. Soc., 1987, 109 (19), pp 5856–5858】

【J. Am. Chem. Soc., 1988, 110 (2), pp 629–631】

【Tetrahedron Lett. 1988, 29, 1555】

【J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, 9134】

三、[RuCl2(BINAP)(diamine)]催化剂

[RuCl2(BINAP)(diamine)]催化剂的制备一般分为两步：首先BINAP与[RuCl2(benzene)]2在DMF溶液中配位，然后在加入手性双胺（diamine）得到相应的催化剂。此催化剂是Noyori在1995年发现的一种新型催化剂，它对简单酮化合物的不对称氢化非常有效。它在苯乙酮的氢化中，转化数（底物与催化剂的物质的量之比）可达到2400000。在碱（如叔丁醇钾）存在下，以异丙醇为溶剂，各种芳酮、杂环芳酮、不饱和酮等均可以被高效、高对映选择性地氢化，产物的ee值高达99%。

BINAP与手性胺必须构型匹配：BINAP类配体中，磷原子所连苯基上有3,5-二甲基取代时（Xyl-BINAP），手性诱导效果最佳。手性二胺配体主要是环己二胺（DACH），1,2-二苯基乙二胺（DPEN）和1,1-二（4-甲氧基苯）-2-异丙基-1,2-乙二胺（DaiPEN）。(R)-Xyl-BINAP与(R)-DaiPEN或者(S)-Xyl-BINAP与(S)-DaiPEN组合的催化剂的效果最佳。

此类催化剂的反应中通常要加入强碱，因此不能用于对碱敏感的酮的氢化。但最近Noyori发展了一类不需要加碱的手性钌-双膦双胺催化剂[RuH(BH4)(BINAP)(diamine)]。该催化剂可以在中性条件下实现简单酮的不对称氢化，但反应速度较慢。

反应机理

产物的构型和对映选择性由双氢配位化合物J将氢通过六元过渡态L转移到酮羰基这一过程决定的。该反应中异丙醇(IPA)作为还原剂，可以使得该反应在室温进行，十分简便。另外除了IPA-KOH的组合外，HCO2H-Et3N也经常作为还原剂组合使用。

反应实例

【J. Am. Chem. Soc., 1995, 117 (9), pp 2675–2676】

【Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40,40-73】

1-L不锈钢高压灭菌器1,2中的空气，配有机械搅拌叶片、压力计和连接到氢源的进气管，用氩代替。3-丙酮（3）（102.1 g，0.85 mol）4-丙醇（160 mL）5中，已通过三次冻融循环和反式RuH（η1-BH4）[（S）-二甲苯醛][（S，将苯（3ml）中的S）-dpen][（S，SS）-2%（9.0mg，0.0085mmol）用套管在氩气流下加入到在45°C下加热的高压釜中。6用氢气流冲洗气体入口管中的空气。7将容器加压到8atm，然后在45°C6下剧烈搅拌反应混合物7h.冷却至室温后，小心地排出氢气。气相色谱法测定（R）-1-苯乙醇的收率为100%，对映体过量率为99%。

【J. Am. Chem. Soc., 2002, 124 (23), pp 6508–6509】