5.1　前言

手性杂环化合物广泛存在于生物碱中，是多种生物活性分子和手性药物分子的基本骨架，具有非常高的研究价值和广泛的应用前景。因此，其高效、高对映选择性合成一直受到有机化学家的广泛关注。目前，报道的合成方法可以分为三大类：基于手性源或手性试剂的不对称合成、消旋体的化学拆分、不对称催化合成。其中，芳香杂环化合物的不对称催化氢化反应是合成手性杂环化合物简便、高效的途径之一^[1-3]。

数十年来，过渡金属催化的不对称催化氢化取得了重大进展，2001年诺贝尔化学奖授予了在该研究领域中做出卓越贡献的科学家威廉·斯坦迪什·诺尔斯（William Standish Knowles）和野依良治（Ryoji Noyori）^[4，5]。但与前手性烯烃、酮和亚胺不同，含有多个双键的芳香杂环化合物的不对称催化氢化发展十分缓慢，其存在的主要挑战如下：① 芳香杂环化合物具有高稳定性，通常需要高温或者高压条件来破坏其芳香性，然而苛刻的条件往往不利于催化剂的对映选择性控制；② 大部分芳香杂环化合物由于缺少次级配位基团，底物分子很难接近催化剂中心金属，也不利于催化剂的对映选择性控制；③ 芳香杂环底物或氢化产物中所含的杂原子（如氮、硫等）往往会参与催化剂中心金属原子的配位，导致催化剂的反应活性降低甚至失去催化活性。

1987年，Murata等利用手性铑催化剂实现了对2-甲基喹喔啉的氢化，得到了2%的对映选择性，这是第一例芳香杂环化合物的均相不对称催化氢化反应^[6]。随着新催化剂体系的不断发展及催化策略的成功应用（图5-1），近二十年来，有机化学家已经成功实现了喹啉、异喹啉、喹喔啉、吲哚、吡咯、吡啶、噻吩和呋喃等一系列芳香杂环化合物的高对映选择性催化氢化反应。他们主要研究的催化剂体系及催化策略包括：① 催化剂活化策略，通常需要加入添加剂以形成活性更高的催化物种，碘是最常见的催化剂活化剂；② 底物活化策略，通过加入活化剂来实现底物活化或与底物相互作用，破坏部分芳香性，或者通过引入辅助配位基团来增强底物与催化剂之间的配位作用，氯甲酸酯和布朗斯特（Brønsted）酸是常用的底物活化剂；③ 催化剂配阴离子调控策略，如手性二胺金属催化剂体系等；④ 受阻路易斯酸碱对（frustrated Lewis pairs，FLPs）非金属催化体系等。催化剂活化及底物活化策略已有多篇文献综述进行总结介绍^[1-3]，因此，本章将主要介绍抗衡阴离子调控的催化体系和受阻路易斯酸碱对催化体系在芳香杂环化合物的不对称催化氢化反应方面的研究进展。(https://www.daowen.com)

图5-1 芳香杂环化合物的不对称催化氢化（氢转移）反应的代表性催化体系