手性催化研究的新进展与展望.doc

1、手性催化研究的新进展与展望手性是自然界的基本属性之一，与生命休戚相关。近年来，人们对单一手性化合物（如手性医药和农药等）及手性功能材料的需求推动了手性科学的蓬勃发展。手性物质的获得，除了来自天然以外，人工合成是主要的途径。外消旋体拆分、底物诱导的手性合成和手性催化合成是获得手性物质的三种方法，其中，手性催化是最有效的方法，因为他能够实现手性增殖。一个高效的手性催化剂分子可以诱导产生成千上万乃至上百万个手性产物分子，达到甚至超过了酶催化的水平。2001 年，诺贝尔化学奖授予了三位从事手性催化研究的科学家 Knowles、Noyori 和 Sharpless，以表彰他们在手性催化氢化和氧化方面做出

2、的开拓性贡献，同时也彰显了这个领域的重要性以及对相关领域如药物、新材料等产生的深远影响。我国对于手性催化合成的研究始于上世纪 80 年代，从 90 年代逐渐引起重视。1995 年戴立信、陆熙炎和朱光美先生曾撰文呼吁我国应对手性技术特别是手性催化技术的研究给予重视 1。国家自然科学基金委员会九五和十五期间分别组织了“手性药物的化学与生物学研究”（戴立信院士和黄量院士主持） 2、“手性与手性药物研究中的若干科学问题研究”（林国强院士主持） 3重大研究项目，同时中国科学院和教育部等也对手性科学与技术的研究给予了重点支持，极大地推动了我国手性科学和技术领域特别是在手性催化领域的发展，取得了一批在国际上

3、有较大影响的研究成果，并培养了一支优秀的研究队伍，在手性催化研究领域开始在国际上占有一席之地。本文结合国际上手性催化研究的最新进展，主要回顾了我国科学家近年来在新型手性配体、金属配合物手性催化、生物手性催化、有机小分子手性催化、负载手性催化剂、以及新概念与新方法等方面取得的重要研究进展 4，并展望了手性催化的未来发展趋势。一、新型手性配体的设计合成手性配体和手性催化剂是手性催化合成领域的核心，事实上手性催化合成的每一次突破性进展总是与新型手性配体及其催化剂的出现密切相关。2003 年，美国哈佛大学 Jacobsen 在美国Science杂志的视点栏目上发表论文，对 2002 年以前发展的为数众

4、多的手性配体及催化剂进行了评述，共归纳出八种类型的“优势手性配体和催化剂（Privileged chiral ligands and catalysts）” 5。例如：2001 年诺贝尔奖获得者 Noyori 发展的 BINAP 系列手性催化剂就是其中一例。BINAP 与金属铑和钌形成的配合物已被证明是许多前手性烯烃和酮的高效催化剂，其中，BINAP 的钌-双膦/双胺催化剂成功地解决了简单芳基酮的高效、高选择性氢化，催化剂的 TOF 高达 60 次/秒（即一个催化剂分子每秒可以催化转化 60 个底物分子），TON 高达 230 万（即一个催化剂分子总共可以催化转化 230 万个底物分子），是目

5、前最高效的手性催化剂体系 6。尽管已经有成百上千的优秀手性配体被合成出来，但没有任何一种配体或催化剂是通用的，因此新型手性配体的设计合成是手性催化研究中的永恒主题。近年来，在膦配体、氮膦配体、含氮配体、含硫配体、卡宾配体、以及二烯烃配体等的设计合成方面又取得了新的重要进展。例如：Pfaltz 等人在 Crabtree 催化剂的基础上，将手性膦配体和手性氮配体结合起来，发展了一类新型的手性膦氮配体（如 PHOX 7），其铱配合物是目前唯一的能够高对映选择性催化氢化非官能化烯烃的手性金属催化剂体系。最近，他们利用这类手性铱催化剂成功实现了全烷基取代的非官能化烯烃的不对称氢化反应，并将其应用到维他命

6、 E 主要成分的手性全合成上 8。又如张绪穆等基于 Toolbox 策略，发展了系列新型手性膦配体，并成功应用于多类底物的不对称氢化反应 9。近十年来，我国科学家在手性配体的设计与合成研究中也取得了十分出色的成绩，这里仅简要介绍一些代表性的例子。1997 年，陈新滋和蒋耀忠等报道了基于螺环骨架的手性双亚膦酸酯配体（SpirOP） 10，并成功应用于铑催化的脱氢氨基酸衍生物的不对称氢化，这是我国第一个具有自主知识产权的手性配体及催化剂。陈新滋等还发展了含有联吡啶骨架的手性双膦配体（P-Phos），在催化氢化中 P-Phos 显示了与BINAP 相媲美的催化性能，而且具有良好的空气稳定性，因此更适

7、用于工业化生产 11。周其林等基于螺二氢茚骨架设计合成了包括手性膦、氮膦和噁唑啉等在内的系列新型手性配体（如 SDP） 12，并成功应用于多种过渡金属催化的不对称反应，该类螺环手性配体也逐渐形成一类“优势手性配体” 13。戴立信和侯雪龙等报道的系列二茂铁手性配体 SiocPhos 在不对称烯丙基取代及 Heck 等反应中取得了优异的区域选择性、非对映和对映选择性 14。丁奎岭等发展了一系列具有 C2 对称性骨架的手性单磷配体（如DpenPhos），并在铑催化的烯烃氢化反应中取得了很好的结果 15。最近，他们还发展了基于新型螺环骨架的手性膦氮配体（SpinPHOX），其在前手性亚胺，尤其是烷基亚

8、胺的催化氢化中显示了十分优异的对映选择性 16。郑卓等设计合成了系列非对称性手性膦-亚磷酰胺酯配体，发现其在铑催化的 a-烯醇酯磷酸酯的氢化反应中显示优异的对映选择性 17。唐勇等设计合成了假 C3 对称的三噁唑啉配体（如 TOX），在多类催化反应中，该类配体表现出优于双噁唑啉配体的催化性能，他们并提出了用“边臂效应”来指导进一步的催化剂设计与合成 18。最近，林国强和徐明华等报道的新型双烯配体在铑催化的硼酸酯对磺酰亚胺的加成反应取得了很好的结果 19，该配体合成方便，具有潜在的工业应用价值。图 1. 我国科学家发展的一些代表性新型手性配体二、金属配合物手性催化反应的新发展迄今为止，已经实现的

9、手性催化反应只占到全部发现的有机反应中的绝少一部分，即使对于比较成熟的手性催化氢化和氧化反应来说，仍然还存在许多有待解决的问题。而对于手性催化碳-碳键形成反应，缺乏高效的手性催化剂或催化剂的效率低是一个普遍性的问题。近年来，各国科学家通过新型配体的设计，发展了新的手性催化体系，在金属配合物手性催化反应中取得了一系列重要进展。例如：Yamamoto 等人以金属配合物作为路易斯酸催化剂在手性催化反应中取得了很好的结果，并提出组合酸催化剂的概念 20。Shibasaki 等人发展了手性联二萘酚及其衍生物的杂双金属配合物、或含有稀土金属的多金属中心配合物催化剂，在多类手性催化反应中取得了十分优异的对映

10、选择性，其中在一些体系中催化剂的用量可以降低至 0.1 mol%，并以优良的收率获得公斤级的手性产物 21。最近，史一安等人基于 N-N 键活化策略，发展了全新的双氨化方法，成功地实现了 Pd(0)、Cu(I)催化的烯烃的高区域、高立体、高对映选择性双氨化反应，如利用 BINOL 衍生的手性亚磷酰胺配体，发展了第一个过渡金属催化的不对称双氨化体系，结合C-H 键活化实现了末端烯烃的不对称 C-H 双氨化反应 22。 近年来，我国科学家通过设计合成多种金属配合物手性催化剂，也发展了一系列新的手性催化反应，同时在一些以往还没有取得很好结果的催化反应中实现了突破。如 2000 年陆熙炎等报道了一类新

11、的二价钯催化的分子内烯-炔不对称偶联反应，发展了合成手性 g-丁内酯环状化合物的新方法 23。最近，冯小明等设计和合成了多个系列的手性金属配合物催化剂，在醛、酮和亚胺的腈化反应、Henry 反应、傅克反应、杂 Diels-Alder 反应、Michael 加成和烯丙基加成等多类反应中获得了高的催化活性和对映选择性，并成功应用于一些天然产物和重要医药中间体的合成 24。他们还进一步通过分子模拟和谱学等手段，提出了催化循环机理，阐释了手性产物生成的机制，为设计合成新的催化剂提供了信息和理论指导。丁奎岭等基于手性活化与毒化概念进行手性催化剂设计，运用组合化学方法发展了一系列新型、高效和有应用前景的手

12、性催化剂体系 25，如基于手性活化概念发展的用于不对称杂 Diels-Alder 反应和羰基-烯反应的超高活性催化剂，使得催化剂用量比文献报道降低了 1-3 个数量级，同时保持优秀的对映选择性 24a, 24b，发现并阐明了羧酸添加物对希夫碱钛配合物催化的杂 Diels-Alder 反应的活化作用和催化体系中的不对称放大机制 25c, 25d。陈新滋等以手性醇、磺酰胺基醇与钛形成的自组装配合物为催化剂，发展了炔基锌对芳基醛的不对称加成反应 26。王锐等报道了手性磺酰胺基醇-钛催化的芳基醛的不对称炔基化反应 27a，随后，他们还成功将底物从醛拓展至芳基酮 27b。杜大明等在设计合成 C2对称的三

13、齿手性双噁唑啉配体的基础上，发展了锌配合物催化的硝基烷烃对 -硝基烯烃的不对称 Michael 加成反应，为从简单原料一步高选择性获得手性 1,3-二硝基化合物提供了新的方法 28。朱成建等以稀土金属镱与六齿含氮配体形成的配合物为催化剂，实现了不对称多组分 Biginelli 反应 29。王梅祥和祝介平等采用单配位的手性 Salen 催化剂，发展了异腈对醛的不对称 a-加成，并在此基础上成功实现了手性 Lewis 酸催化下的三组分 Passerini 不对称反应 30。胡文浩等利用手性锆 Lewis 酸催化剂对羰基化合物的活化，成功实现了对羟鎓叶立德的捕捉，发展了高对映选择性的铑/锆共催化的不

14、对称多组分反应 31。此外，在手性催化氢化反应中也取得了新的进展，周其林 32a和丁奎岭 17等分别以他们自己发展的具有手性螺环骨架的铱配合物为催化剂，实现了温和条件下亚胺的高效不对称氢化；周其林 32b等以手性螺环骨架的双噁唑啉配体与铜形成的络合物为催化剂，成功地实现了卡宾对 N-H、O-H 以及 Si-H 键不对称插入反应的高选择性；周永贵 33和范青华 34等分别发展了铱和钌催化芳香杂环化合物的不对称氢化，在取代喹啉和异喹啉的不对称氢化反应中获得了优秀的对映选择性。三、生物手性催化反应的新发展生物催化是利用生物催化体系（如细胞或酶）催化的反应过程，他是迄今为止人们所知的最高效和最具有选择

15、性的温和催化反应体系，也是一个环境友好的体系。这一方法不仅可以得到纯度高、量大的产物，而且可以获得很多常规方法难于合成的包括手性医药、农药及其中间体在内的手性化合物，从而克服化学合成中的困难和弥补化学合成的不足。近十几年来，各国科学家在生物催化的氧化还原、环氧化合物的开环、羰基化合物的氰醇化、以及腈的水解等反应方面取得了重要的进展，同时在工业应用上也获得了很大的成功 35。1997 年，Reetz 等发展了利用定向进化方法制备和筛选高效、高选择性生物催化剂的新方法36。最近，Reetz 37和 Ward38等通过将具有催化活性的金属催化剂植入到宿主蛋白，发展了人造金属酶（artificial

16、metalloenzyme）催化体系。这种酶与金属催化剂体系的融合与组合综合了酶和金属催化的优点。近年来，我国科学家在具有独特立体选择性的生物催化羰基还原反应、氰醇化反应和环氧化合物的水解反应，以及在国际上尚未大量研究的细胞催化的腈和酰胺的高立体选择性反应等方面取得了一些具有特色的研究结果。如林国强等发现和建立了一种适合粗制羟氰化酶作用的微水相工作体系，并用微水相体系合成了一系列从含氮、氧、硫杂原子和含氟苯甲醛(酮)出发的手性氰醇化合物，获得了令人满意的产率和对映选择性，并实现了连续流动相反应体系，能用于公斤级产物的制备 39。李祖义和林国强等利用筛选出的氧化还原酶（白地霉 G38）对取代芳基

17、酮以及含杂原子的酮进行了生物催化还原反应研究，合成了一系列手性药物及其中间体 40。许建和等利用红酵母催化还原芳基酮衍生物制得了光学活性的二级醇 41。李祖义等研究了黑曲霉菌株 A.niger CGMCC0496 对芳基环氧丙烷的动力学拆分，结合化学转化反应合成了( S)-Atenolol 和 ( R)-Atenolol42。王梅祥等系统研究了微生物细胞 Rhodococcus sp. AJ270 催化的 a-氨基腈和酰胺、取代的环丙烷腈和酰胺、环氧腈和酰胺、氮杂环丙腈和酰胺以及含 b-位手性中心的腈和酰胺等化合物的立体选择性生物转化反应 43a，初步揭示了腈水合酶和酰胺水解酶对底物的作用规律

18、，提出了腈和酰胺的生物转化反应的预测模型，并经腈水合酶的晶体结构得到了验证 43b；建立和发展了由腈和酰胺的生物催化和生物转化合成光学活性的非天然 a-氨基酸、b-氨基酸、b-羟基酸以及 g-氨基酸及其衍生物的方法，并在此基础上发展了化学酶（chemo-enzymatic）方法，合成了黄皮酰胺类生物碱及其类似物 43c。四、有机小分子手性催化反应进展有机小分子手性催化作为继酶催化和金属催化之后的第三类手性催化反应，近年来得到了很大的发展，成为手性催化研究的一个新热点，有学者称现在是“手性有机小分子催化的黄金时代” 44。手性酮催化烯烃的环氧化反应是早期有机小分子催化反应的代表之一，杨丹和史一安

19、等分别作出了出色的工作 45，特别是史一安发展的以天然糖为原料的手性酮催化剂，是目前最成功的具有广普底物适用性的有机小分子催化体系，被称“史环氧化反应（Shi Epoxidation）”。2000 年，自 List 和 Barbas 等报道了脯氨酸催化的分子间不对称 aldol 反应 46、MacMillan 等报道了手性咪唑啉酮催化的不对称 Diels-Alder 反应以后47，有机小分子手性催化在国际上得到迅速的发展 48。目前，在设计合成新型有机小分子催化剂的基础上，已成功实现了包括 adol、Diels-Alder、Friedel-Crafts、Baylis-Hillman、Manni

20、ch、Michael 加成、硅氰化、卤化、胺化、胺氧化、环氧化、Biginelli 反应、以及膦氢化等反应在内的多种类型的手性催化反应。近年来，我国科学家在有机小分子手性催化研究领域也取得了一些重要进展，比如在手性胺催化的有机反应中，龚流柱等设计合成了手性脯氨酸酰胺及类似物催化剂，在不对称直接 aldol 反应中取得了非常好的对映选择性 49；陈应春等以天然生物碱衍生物为催化剂，发展了多类手性催化反应 50；程津培和罗三中等将咪唑离子与有机小分子催化剂相结合发展了新型的离子液型催化剂，实现了有机小分子催化的高效Michael 加成反应以及催化剂的方便分离与回收 51a；随后他们还开发了新一代手

21、性伯胺催化剂，在一系列重要的 aldol 反应底物中都获得了优异的非对映及对映选择性，模拟了生物体内相应的羟醛缩合酶的催化过程 51b。冯小明等以手性氨基酸盐或手性氮氧化合物为催化剂，发展了高效的腈化反应和 Michael 加成等不对称反应 52。在手性磷酸作为布朗斯特酸催化的反应中 53，龚流柱等实现了手性磷酸催化的不对称 Biginelli 反应和直接 Mannich 加成等反应 54，最近他们还在设计合成新型的桥联手性双磷酸的基础上，发展了醛、氨基酯和缺电子烯烃的不对称三组分 1,3-偶极环加成反应，从而为合成多取代的手性四氢吡咯衍生物库提供了高效、快捷的新方法 55；游书力等在布朗斯特

22、酸催化吲哚的不对称傅克反应中获得了优良的区域选择性和对映选择性 56；丁奎岭等以 30%双氧水为氧化剂，首次实现了手性磷酸催化的不对称 Baeyer-Villiger 氧化反应，为合成手性 g-内酯提供了一条绿色的新途径 57；杜大明等设计合成了一类新型双轴手性有机磷酸小分子催化剂，并用于催化喹啉衍生物的不对称转移氢化反应，高效和高对映选择性地获得了四氢喹啉衍生物 58。最近，胡文浩和龚流柱等采用金属配合物与有机小分子共催化的策略，通过寻找匹配的手性质子酸催化剂活化亚胺，成功地对羟鎓叶立德实现了高对映选择捕捉，发展了高效、高选择性的三组分和四组分不对称反应 59。此外，在其他有机小分子催化方面

23、也取得了一些有特色的结果，如在氢键催化的有机反应中 60，丁奎岭等报道了 TADDOL 催化的 Brassard 二烯与醛的不对称杂Diels-Alder 反应，并成功应用于合成天然产物( S)-(+)-二氢醉椒素的全合成中 61；陈应春等发展了手性硫脲催化的 Mannich 加成等反应 62；施敏等发展了手性双功能有机小分子催化剂，在不对称 Baylis-Hillman 反应中显示了优异的对映选择性能 63。最近，叶松等利用氮杂环卡宾的亲核性质，实现了手性氮杂环卡宾催化的基于烯酮的一些高选择性反应 64。图 2. 我国科学家发展的一些代表性有机小分子手性催化剂五、负载均相手性催化剂均相手性催

24、化具有高效、高对映选择性和反应条件温和等特点，但在大多数情况下，催化剂的用量都在1%10%（摩尔分数），因此要实现这些催化反应在工业上的应用，必须解决昂贵催化剂的回收与再利用问题。此外，对于医药等化工产品来说，绝少量的有害金属（催化剂）残留也是不允许的。因此，围绕解决手性催化剂的稳定性、催化效率以及实用性等问题，均相催化剂的负载化是一个有待解决的核心科学问题。针对传统负载催化剂的不足，以及随着组合化学、绿色化学、超分子化学等新兴学科的迅速发展，负载均相催化剂的研究得到了迅猛的发展 65。目前，已建立和发展了多种均相催化剂的负载与分离新方法、新概念，如纳米孔中的催化反应、有机-无机组装体催化体系

25、、金属有机骨架（MOF）催化体系、负载液膜催化体系、自负载催化剂、树状大分子催化剂、以及温控相变催化体系等。最近，包括美国化学综述杂志在内的多种国际知名期刊均以专辑的形式介绍了该研究领域取得的最新成果 66。近年来，我国科学家通过概念与方法的创新，在负载手性催化剂研究方面取得了可喜的进展。比如李灿和杨启华等发展了在纳米笼中封装手性催化剂的新方法，并实现了固体材料上的协同手性催化，这是微、纳米尺度多相手性催化的一个重要进展 67。另外，他们还成功合成了新型手性纳米孔材料，发现纳米孔的“限域效应”可以显著影响反应的手性识别与传递过程，获得比相应的均相催化更好的结果 67b。手性微环境在光促进的手性

26、转化中也存在类似的效应 68，佟振合和吴骊珠等以分子聚集体为微反应器，成功地控制了多个光化学反应的方向、提高了反应的化学选择性、区域选择性和立体选择性 69。最近，陈华等发展了一种新型的基于纳米金属簇的异相手性催化剂，他们以非手性膦配体为稳定剂、手性二胺为修饰剂，实现了负载型铱纳米金属簇催化的简单芳基酮的高对映选择性氢化反应 70。陈新滋和范青华等发展了可溶性线型手性聚合物催化剂，实现了“一相催化，两相分离”，获得了比均相催化更好的催化性能 71。范青华等以可溶性树状大分子为载体，发展了三维有序、结构精确可控的负载催化剂，克服了传统负载手性催化剂结构不明确、传质困难等缺点，通过对树状分子微环境

27、的调控，观察到显著的正的“树状分子效应”，如在铱催化喹啉的不对称氢化中显示出极高的活性和优秀的对映选择性，催化剂可以方便的回收和循环使用 72。邓金根等合成了系列新型的树状分子手性二胺配体，在手性催化的转移氢化反应中取得了优异的对映选择性，以及催化剂的方便分离与循环使用 73。赵刚等发展了末端含有手性脯胺醇基元的树状分子催化剂，在多类碳-碳键不对称形成反应中取得了优异的结果 74。丁奎岭等突破传统思路，提出了手性催化剂“自负载”的概念 75，利用手性有机-金属组装体的手性环境、催化活性以及在有机溶剂中的难溶性，实现了包括羰基-烯、氧化和不对称氢化等在内的多个非均相手性催化反应的高选择性、高活性

28、，为手性催化剂的负载化开辟了一个新的思路。六、手性催化中的新概念与新方法随着对手性催化研究的逐步深入，化学家在不断地总结和发展一些新概念和新方法 5b，一方面可以进一步提高手性催化的效率，另一方面，也为认识手性起源和手性催化的规律提供了新的线索和思路，为新型手性催化剂和新的手性催化反应的设计提供了理论指导。比如 Kagan 等提出的非线性效应、Noyori 等提出的不对称放大、Yamamoto 与 Faller 提出的“不对称毒化”、以及 Mikami 提出的“不对称活化”等概念曾为设计手性催化剂提供了全新的思路。此外，还包括 Soai 等提出的“不对称自催化”和 Sharpless等提出的“

29、配体加速的催化反应”等。这些概念和最近提出的“组合不对称催化” 76、“超分子手性催化” 77等成为了国内外手性催化研究的热点。近年来，我国科学家在新概念和新方法研究方面也取得了一些重要进展，例如：丁奎岭等运用组合化学方法，基于不对称活化、毒化、手性传递、非线性效应等概念，发展了一系列新型、高效和有应用前景的手性催化剂体系 78。该方法的主要内容就是选用两个（或多个）配体和一个金属离子配位，以平行方式来构建自组装的手性催化剂库。他们依据这种组合策略，详细研究了醛与双烯的不对称杂 Diels-Alder 反应以及羰基-烯反应，获得了超高活性的手性催化剂体系 24a, 24b。用单一催化剂同时催化

30、两个不同的反应进而实现串联反应是手性催化研究新近发展的另一新方法，被形象的称为“一石二鸟” 79，丁奎岭等利用非手性亚胺活化手性催化剂的策略，成功实现了单一催化剂在一锅中、相同反应条件下催化两个不同的不对称反应，并获得了优异的非对映和对映选择性 80。他们还基于不对称活化策略，发展了第一例采用外消旋配体在光学纯手性添加剂存在下进行的不对称烷基化反应 81。最近，他们还将这种“组合手性催化剂”进一步拓展到手性桥联配体与金属的“组装手性催化剂”，首次提出了手性催化剂的“自负载”概念 75。七、手性催化研究的发展趋势综上所述，手性催化研究在过去几十年中已经取得了巨大的成功，是目前化学学科最为活跃的研

31、究领域之一。近年来，包括我国研究人员在内的科学家又在制备新型手性催化剂、发展新的高效的手性催化反应、以及相关新概念和新方法等研究方面取得了新的重要进展。但总体而言，实用和高效的手性催化合成方法依然处于发展的初期阶段，真正在手性工业合成中得到应用的技术还十分有限 82。2001 年诺贝尔奖获得者 Noyori 教授指出：“未来的合成化学必须是经济的、安全的、环境友好的以及节省资源和能源的化学，化学家需要为实现完美的反应化学而努力，即以 100%的选择性和 100%的收率只生成需要的产物而没有废物产生” 83。手性催化合成作为实现“完美合成化学”的重要途径之一，目前还有许多科学问题有待解决，比如：

32、1）手性催化剂的立体选择性及催化效率问题；2）手性催化剂结构的创新性问题，也就是具有自主知识产权的、新型高效的手性催化剂的创制问题；3）受限环境中手性诱导的规律性问题；4）手性诱导过程中多因素控制的复杂性问题等。当然还包括关于生命起源中手性的起源和均一性等重大基本科学问题。其中，手性催化剂是手性催化研究中的最核心科学问题。目前对于手性催化剂的研究，还缺乏系统的理性指导以及规律性可循，手性催化剂及高效催化反应的开发大都凭借经验、运气和坚持不懈努力。因此，要实现手性催化反应的高选择性、高效率，需要从基础研究入手，通过理论、概念和方法的创新，解决这一挑战性问题。实现催化剂的高效率、高选择性是手性催化

33、反应工业应用的关键，在未来的研究中，只有更多的手性催化技术得到真正应用，才能使得学科发展更具有活力。进一步加强学术界与企业界的合作，无疑将会进一步促进学术界更深入的研究工作。因此，从基础和应用两个方面考虑，手性催化研究领域应该重视的发展方向包括如下几个非常具有挑战性的中心研究课题：1）新型配体与手性催化剂体系设计：发展具有原始创新性骨架的新型手性配体和催化剂，研究配体和催化剂的刚性、电性和立体效应对催化反应影响的规律性，发展高效的手性催化合成方法；2）金属络合物手性催化：利用手性活化、分子识别与组装原理，采用组合方法，发展手性双功能金属络合物以及多组分配体金属络合物催化剂新体系，在此基础上发展

34、全新的高效、高选择性不对称碳-碳和碳-杂原子键形成反应，并应用到生物活性分子和天然产物合成中，为生物活性分子和天然产物合成发展高效、原子经济和绿色的合成方法；2）生物酶手性催化：利用细胞催化系统，建立和发展新型生物催化反应，揭示反应的机理；研究组合生物催化、生物催化与金属催化的结合，发展化学和生物催化相结合的方法，并应用于一些重要手性分子的合成；3）有机小分子手性催化：发展新型的有机小分子手性催化剂，研究有机小分子催化反应机制，通过揭示有机小分子手性催化过程中手性传递、诱导和放大的本质，提高催化效率和拓展新的催化反应类型；4）微、纳米尺度多相手性催化：设计合成新型的微、纳尺度固体手性催化材料，

35、研究受限环境中手性诱导的规律性，发展包括手性光化学反应在内的高效手性催化反应，为均相手性催化剂的负载和实用化提供新的途径，这也是实现手性技术工业应用的重要途径；5）手性催化中的新概念、新方法：突破传统思路，运用分子识别与组装以及模拟酶催化的原理，综合考虑催化过程中的多中心活化、多手征因素控制以及微环境效应，进行新型手性催化剂的设计，实现从非手性分子到手性合成，提出和发展手性催化的一些新概念和新方法，为手性催化研究提供理论指导。 七、结束语手性催化经过了三十多年的发展，逐步从实验室的科学研究走向工业应用，在基础与应用两方面都取得了巨大的成功。我国在手性催化研究方面虽然起步较晚，但近十年来也取得了

36、长足的进步，在一些研究方面已经进入国际先进行列并占有一席之地。但从总体上来说，我国在手性催化研究方面与国际上最一流水平还有一定差距，还缺乏真正有国际竞争力的、有原始创新性的手性催化合成核心技术，与工业界特别是药物合成工业的合作还需要进一步加强。随着我国对手性催化研究领域的支持力度的不断加强，以及科研人员的不断创新，可以相信，我国的手性催化研究有望在不久的将来取得新的突破，从而提升我国在手性催化领域的国际竞争力，为我国手性医药、农药和手性功能材料等方面的发展提供科学基础和技术支撑。致谢：衷心感谢戴立信院士、林国强院士对本文提出的宝贵意见，感谢 973 项目“手性催化的重要科学基础”课题组成员对相

37、关材料收集给予的大力支持和帮助。参考文献1. 戴立信，陆熙炎，朱光美“手性技术的兴起”，化学通报，1995, (6), 9.2. 黄量，戴立信主编，手性药物的化学与生物学，化学工业出版社，2002 年.3. 林国强，王梅祥主编，杜灿屏，吴镭副主编，手性合成与手性药物，化学工业出版社，2008 年.4. (a) 林国强， 陈耀全，李月明，陈新滋著，手性合成不对称反应及其应用（第三版），科学出版社，2007 年。(b) 丁奎岭，范青华主编，不对称催化新概念与新方法，化学工业出版社，2008年.5. Yoon, T. P.; Jacobsen, E. N. Science 2003, 299, 16

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