摘要
L-薄荷醇是目前全世界范围内销量最大的香料单体之一。由于受到气候、人工等因素的影响，天然提取的 L-薄荷醇的产量和质量很难得到保障。德国BASF公司发展了一条经柠檬醛直接不对称氢化合成(R)-香茅醛进而合成L-薄荷醇的路线，该路线所用的原料均已商品化，是目前不对称合成 L-薄荷醇最简单、经济的工艺路线。整条路线的关键在于(R)-香茅醛的高效不对称合成。 目前直接不对称氢化柠檬醛合成(R)-香茅醛的方法按照催化体系分为三类，具有潜在应用价值的主要有两种：过渡金属催化 Z式或 E式柠檬醛的不对称氢化反应，以及金属搭配小分子催化剂的联合催化体系对 Z/E 混合柠檬醛的不对称氢化反应。本文中，我们以实际生产为目标，对上述两类催化体系分别进行了系统研究。 我们首先研究了非均相Pd催化剂搭配手性胺催化剂体系，在相对温和的条件下，能够实现对 Z/E 混合柠檬醛的不对称氢化。我们从生产角度出发，在小试过程中对反应的各个组分进行系统优化，替换使用更常见的添加剂、更温和的条件来维持催化剂活性，使反应更加高效；同时发展了新的硅基取代的手性胺催化剂，在 Z/E 混合柠檬醛的不对称氢化中表现出良好的化学选择性和对映选择性（最高 80%收率和 80% ee）。但进一步的研究表明，该联合催化体系的放大效应明显，放大反应结果很不稳定，很难用于规模合成。 接下来我们研究了手性双膦配体-铑配合物催化的柠檬醛的不对称氢化反应。我们评价了一系列手性膦配体，并制备了一种稳定的、结构明确的手性双膦配体-铑配合物催化剂，对单一构型柠檬醛不对称氢化最高能得到 1300 的转化数、90% ee 的对映选择性；初步的机理研究表明，反应体系中生成了活性的 Rh-H物种。在此基础上，我们结合DFT计算，尝试通过配体调控实现对Z/E混合柠檬醛的动力学拆分，取得了初步进展。 总之，本论文针对 L-薄荷醇合成中的关键步骤柠檬醛的不对称氢化反应开展了系统研究，发现了联合催化体系有明显的放大效应，发展了更为稳定的铑催化剂前体，获得很高的转化数，为其实际应用奠定了基础。此外，我们还利用铑催化的均相催化体系对 Z/E 混合柠檬醛的不对称氢化进行了尝试，获得了一些初步的有价值的信息。
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