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在过去数十年里，不对称催化氢化是有机合成方法学研究中的重点领域之一，在基础研究和工业应用上都取得了重要进展。多种类型的手性配体也相继被开发和报道出来，并在过渡金属催化不对称氢化中取得了成功的应用。尽管如此，至今为止仍有很多困难底物，其不对称催化氢化反应中存在活性不高、选择性低或底物适用范围有限等问题，因此设计和发展高效催化体系仍然是解决这些问题的关键。本论文发现并发展了手性单齿亚磷酸二酯和非手性膦混合配体与金属铑(Ⅰ)组成的催化体系，并将其成功应用于一些挑战性的烯烃底物不对称催化氢化反应中，均表现出了较高的催化活性和优秀的对映选择性。最后，以本论文所发展的β，β-二芳基丙烯酸不对称催化氢化为关键反应，从6-溴胡椒醛出发，以11步42％的总收率成功完成了(+)-鬼臼毒素(Podophyllotoxin)的不对称全合成。 一、手性单齿亚磷酸二酯与非手性膦混合配体在Rh(Ⅰ)催化的β，β-二芳基丙烯酸不对称氢化中的应用 以手性单齿亚磷酸二酯(S)-15c和非手性三苯基膦(PPh3)与Rh(cod)2BF4在反应体系中现场形成的混合配体络合物为催化剂，在催化量的吗啡啉碱性添加剂的存在下成功完成了多种β，β-二芳基丙烯酸的不对称催化氢化，以优秀的对映选择性获得了相应的手性β，β-二芳基丙酸，为含手性二芳基甲烷结构片段的一些生物活性和药物分子的合成提供了新的便利路径。研究发现，手性单齿亚磷酸二酯和非手性三芳基膦与铑(Ⅰ)形成的混合配体络合物的催化活性和手性控制能力优于相应的手性单齿亚磷酸二酯配体/Rh(Ⅰ)催化剂。采用优化的反应条件A或B，反应均可顺利进行，以良好到优秀的对映选择性（分别为85-96％ ee和91-＞99％ee）得到氢化产物，且催化剂用量可降低至0.2mol％。通过改变底物烯烃C=C键的(Z)-或(E)-构型，使用相同的催化剂可以以良好到优秀的对映选择性分别得到手性构型相反的氢化产物的两种对映异构体。 二、鬼臼毒素(Podophyllotoxin)的不对称全合成 从6-溴胡椒醛85出发，以3步83％的总收率得到β，β-二芳基丙烯酸(Z)-101。用本论文发展的催化氢化体系对底物(Z)-101进行不对称氢化，以定量的收率和99％ ee得到含二芳基甲烷手性中心的氢化产物β，β-二芳基丙酸(S)-100。在不分离纯化中间体的情况下(S)-100经甲酯化、烯丙基化、分子内Heck环化以及末端双键氧化断裂等连续5步反应，以83％的总收率和1.4/1的dr值得到关键合成中间体132。后者与甲醛等价体133反应，以68％的收率和优秀的非对映选择性(dr＞20/1)得到了所需立体构型的Aldol产物ent-97。ent-97经内酯化和羰基还原，最终以11步42％的总收率完成了(+)-鬼臼毒素的不对称全合成。值得注意的是，通过不对称催化氢化引入的二芳基甲烷手性中心，在随后的转化中高效、高选择性的诱导形成了(+)-鬼臼毒素分子中的另外3个连续的手性中心，充分展示了不对称催化在复杂手性分子构建中的效能。到目前为止，这也是首次以不对称催化反应为关键步骤来完成鬼臼毒素的不对称全合成。 三、手性单齿亚磷酸二酯与非手性膦混合配体在Rh(Ⅰ)催化的β-芳氧基丙烯酸不对称氢化中的应用 采用双组分配体组合催化的策略，用等摩尔量的手性单齿亚磷酸二酯(S)-15c、非手性三芳基膦[(p-MeO-C6H4)3P]和Rh(cod)2BF4在反应体系中现场形成的混合配体络合物为催化体系，在催化量的吗啡啉添加剂存在下，首次完成了一系列β-芳氧基丙烯酸的不对称催化氢化，以较高催化活性(1-0.1 mol％)和优秀的对映选择性(92-＞99％ ee)获得相应的手性β-芳氧基丙酸。进一步从所得到的氢化产物出发，通过简单合成转化，便捷地得到了一些药物和生物活性分子，展现了该催化体系的应用潜力。 通过高分辨质谱检测数据以及反应动力学的初步研究，推测手性单齿亚磷酸二酯和非手性膦配体与铑(Ⅰ)形成的杂配体络合物可能为催化活性物种，其催化活性和手性控制能力明显高于同种配体与铑(Ⅰ)形成的络合物。最后，我们对β-芳氧基丙烯酸氢化-酚氧基消除的机理进行了初步探索，结合控制实验等数据提出了β-芳氧基丙烯酸氢化-酚氧基消除的可能机理，并证明了酚氧基消除是与氢化同时进行的竞争反应。这些结果为下一步解决此类底物氢化过程中芳氧基脱除问题提供了一个新的思路。 四、手性单齿亚磷酸二酯与非手性膦混合配体在Rh(Ⅰ)催化的α-色烯-3-甲酸类化合物不对称氢化中的应用 首次将手性单齿亚磷酸二酯(S)-15e与非手性三芳基膦[(p-MeO-C6H4)3P]混合配体与铑(Ⅰ)形成的混合配体催化体系成功应用于环状不饱和羧酸α-色烯-3-甲酸类化和物的不对称催化氢化中。在优化的反应条件下，以中等到优秀的对映选择性(73-97％ ee)得到氢化产物色烷-3-甲酸类化合物。该催化体系催化剂用量可降低至0.1-0.01 mol％，对映选择性保持优秀。