Noyori不对称氢化反应
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】
【Tetrahedron 2007, 63, 2712-2723】
【J. Org. Chem. 2013, 78,5768–5774】
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】
【J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 22-26】
【Org. Lett. 2002, 4, 3719-3722】
【Tetrahedron Lett. 1997, 38, 849-852】
【Tetrahedron: Asymmetry 2008, 19, 2620-2631】
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】
【Eur. J. Org. Chem. 1999, 2315-2321】
【Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40,40-73】
Air present in a 1-L stainless steel autoclave1,2 equipped with a mechanical stirring blade, a pressure gauge, and a gas inlet tube attached to a hydrogen source was replaced by argon.3 Acetophenone (3) (102.1 g, 0.85 mol)4 in 2-propanol (160 mL)5 which had been degassed by three freeze–thaw cycles and trans-RuH(η1-BH4)[(S)-xylbinap][(S,S)-dpen] [(S,SS)-2] (9.0 mg, 0.0085 mmol) in benzene (3 mL) were added under a stream of argon by cannula to the autoclave which had been heated at 45 °C.6 Air present in the gas inlet tube was removed by flushing with a stream of hydrogen.7 The vessel was pressurized to 8 atm and then the reaction mixture was vigorously stirred at 45 °C6 for 7 h. After cooling to room temperature, the hydrogen gas was carefully vented. The yield and enantiomeric excess (ee) of (R)-1-phenylethanol were determined by GC analysis to be 100 and 99%, respectively.
【J. Am. Chem. Soc., 2002, 124 (23), pp 6508–6509】
【J. Am. Chem. Soc., 2005, 127 (23), pp 8288–8289】
【Org. Synth. 2005, 82, 10】
参考资料
一、《有机人名反应、试剂与规则》，黄培强等编，P254-260。
二、Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, LászlóKürti and Barbara Czakó, Noyori asymmetric hydrogenation, page 316-317。
三、Name Reactions （A Collection of Detailed Reaction Mechanisms）, Jie Jack Li, Noyori asymmetric hydrogenation，page 440-442。