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高分子手性催化剂在不对称合成应用中的新进展
高分子物性催化剂主要是指把手性配体通过共价键嫁接到作为载体的高分子上，与中心原子或离子络合所形成的的性催化剂。它集中了均相和多相催化剂的优点：（1）分离简单，反应结束后只需简单过滤就可以把催化剂和反应产物溶液分开；（2）催化剂可多次循环使用，且效果良好，对于价格特别昂贵的手性催化剂更为重要；（3）与无机载体不同，反应时高分子溶胀，反应界面扩大，嫁接的手性催化剂深入反应液之中，类似均相催化；（4）存在特色的“高分子效应”。高分子手性催化剂也有缺点，如反应温度太高或介质酸碱性太强时，稳定性较差，手性催化剂易从高分子载体上脱落，从而限制了它在某些反应中的应用。
自从1973年Kagan等合成了高分子负载的KIOP以来，高分子手性催化剂就一直处于不断发展之中，光学产率、化学产率不断提高。下面主要就1990~1999年间的进展作一概述。
1 在不对称还原中应用进展
1.1 不对称催化氢化反应
不对称催化氢化反应是不对称合成领域最成熟的反应，已有多种高效催化剂，如BINAP、DuPHOS[4]BICP、SpirOP等；高分子负载的手性催化剂，主要是噁唑硼烷类催化剂也不断被报道。Caze合成了一种高分子手性噁唑硼烷催化剂，用于催化还原苯乙酮和苯基乙基酮，对映体过量百分比（即ee值）分别为61%和56%，产率均超过95%。
Sung等合成了催化剂1，由（S）-α，α-二苯基吡咯烷甲醇和1%交联的聚对乙烯苯硼酸制备而得。在1的催化下，苯乙酮被硼烷还原成（S）-苯乙醇，产率高达93%，ee值高达98%：
Kragl采用可溶为均相的1类似物作不对称还原酮的催化剂，并且在配有纳米的过滤膜的可连续操作的膜反应器中操作。产物醇的ee值接近100%，反应几乎是定量的，而且操作可连续，具有很好的应用前景。
1.2 不对称氢转移反应
Lemaire等[11]为了考察分子印记效应（Molecular imprinting effect），将1，2-氨基手性催化剂存在下苯乙酮与异丙醇进行不对称氢转移反应（2）。结果表明以手性产物为模板聚合的高分子手性催化剂2确实存在分子印记效应：若手性产物为S型，则用S型产物为模板聚合的高分子手性催化剂2比无模板的对映选择性好（43%ee对33%ee）；若用R型则反而不利，比无模板的还要低（33%ee对33%ee）。
2 在不对C-C键中的应用进展
2.1 醛的不对称烷基化反应
Soai等先后合成了两种高分子手性氨基醇催化剂，催化苯甲醛和ZnEt2的加成（3），二者很相似，除了构型正好互成镜像外，主要区别是前者配体较高分子链，后者较远离（隔几个亚甲基），但后者产率和ee值比前者均有较大的提高（91%，96%ee对83%,89%ee）。
Pu则报道了由手性聚联二萘酚5作配体作用于同一个反应，所得产率和ee值都较高（65%~100%，94%ee）。
2.2 不对称Diels-Alder反应
Itsuno等先后报道了高分子手性氨基酸6和7与硼烷结合形成Lewis酸催化剂，催化异丁烯醛和环戊二烯的Diels-Alder反应（4），内型/外型选择性分别为1:99和4:96，产率93%和99%，ee值65%和95%；后者交联链采用乙二醇多缩聚醚化替亚苯基是唯一显著的区别。
Mayoral等合成了高分子负载的铝氨基醇络合物催化剂8，作用于相同底物，转化率达95%以上，比相应的均相催化剂催化活性高出很多，他们认为是由于高分子骨架把反应活性位隔离开了而不相互抑制的原因。
Mayoral还合成了衍生自酒石酸酯的高分子TADDOL（9），与Ti(OPr-i)4结合，具有通式Ti-TADDOL,作用于环戊稀和反式丁烯酰胺衍生物；9与相应低分子的Ti-TADDOL相比，主要是ee值有所下降（38%降至25%）。
2.3 不对称醇醛缩合反应
Kiyoral等合成了高分子负载的缬氨酸10和谷氨酸11，与BF3构成Lewis酸手性催化剂 ，催化苯甲醛和本三甲基硅化的异丁醛的醇醛缩合所应。用10与BF3络合物为催化剂时，-78℃升至40%，ee值也提高了不少（25%升至67%），他们认为可能是由于该体系在更高的温度下更有得不对称催化反应。
2.4 不对称氨甲酰化反应
Stille用交联聚苯乙烯负载的[（-）-BPPM]PtCl2/SnCl4催化烯烃氢甲酰化反应可取得较高的ee值(60%~82%)：
3 在不对称氧化中的应用进展
3.1 不地称Sharpless环氧化反应
不对称Sharpless环氧化反应也是个较成熟的反应，采用salen作配体与金属络合的催化剂其产率及ee值均可达很高，但高分子负载的手性催化剂效果还是很好。Lohray[21]合成了高分子手性（salen）Mn(Ⅲ）催化剂12，并进行催化环氧化研究，ee值只有30%。
Minutkolo等[22]报道了类似的催化剂，对苯乙烯、顺式β-甲基苯乙烯催化环氧化，采用m-CPBA和N-甲基吗啉-N-氧化物（NMO）复配可达到最佳的效果，产率接近100%，但ee 值低于41%。
Canali等合成了支链（salen）Mn(Ⅲ)催化剂13，对1-苯基环已烯不对称环氧化，ee值为61%~91%。Sherrington等还合成了几种石酸衍生的化合物如14，与Ti(OPr-i)4络合，用t-BuOOH作氧化剂，对多种烯烃进行不对称环氧化研究，ee值中等到较高。
3.2 不对称Sharpless双二羟基化反应
该反应是合成光学纯的邻二醇的重要方法[如（7）式]，但需要采用毒性大又很昂贵的OsO4作催化剂；而采用高分子金鸡纳碱催化剂，OsO4可简便地循环使用。自从1988年Sharpless等首次引入金鸡纳体为配体，该领域发展日新月异，到目前为止，对于某些催化反应体系物几乎完全转化为手性产物。
Sharpless等合成了几种高分子金鸡纳碱手性催化剂如15，效果较好（产率85%~96%，ee值80%~87%），并且可直接循环使用，但产率和ee值稍有降低。Salvadori等报道了一种类似15的高分子，效果也相近。
1992年Lohray等制备了一系列的高分子二氢奎尼定16，在16和OsO4、NMO作用下，反二苯基乙烯的不对称双羟基化反应的产率和ee值随着m的增大而降低。
1994年Lohray等通过自由基聚合得到17，由于17具有大的孔径和亲水性，允许底物充分渗透，17的催化效果与均相催化相似，产率达90%，ee值达96%。Lohray还提到18的合成，合成产率较低，他预见18将有类似均相催化体系的高产率和高光学收率。
1997年Janda等发展了Lohray的思想，合成了均相的高分子手性配体19[（DHQD）2PHAL-SO2CH2CH2CONH-PEG-OMe]，反应结束后只须加入非极性溶剂（乙醚）使之沉淀即可过滤分离。该高分子手性催化剂对许多种底物均具有相当高的ee值和化学产率，特别是采用K3FeCN6作助氧化剂其ee值接近100%（表1）。
表1 高分子手性配体19的双羟基化反应结果
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序号 烯烃 氧化剂* 产率/% ee/%
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1 PhCH=CH2 NMO 87 72
2 K3Fe(CN)6 88 98
3 (Z)-PhCH=CHMe NMO 87 91
4 K3Fe(CN)6 83 99
5 (Z)-PhCH=CHMh NMO 98 94
6 K3Fe(CN)6 95 99
7 (E)-nBuCH=CHBun NMO 84 80
8 K3Fe(CN)6 80 97
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4 展望
综观20世纪90年代高分子手性催化剂的发展过程，越来越多的科学化学公司意识到这一方面的优越性和潜在应用前景。高分子手性催化剂具有分离简单、可循环使用等多相催化剂的优点，克服了昂贵的均相催化催化剂回收困难等缺点，符合当前绿色化工和可持续性发展战略和需要，国际上研究已逐渐走向应用阶段，国内一些单位也正加快研究步伐，可望在21世纪高分子手性催化剂在工业生产手性原料、药物、香料等精细化学品方面得到应用。
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