题目：固载化L-脯氨酸催化不对称直接Aldol反应的研究

羟醛缩合反应（Aldol reaction）是最有效地生成C-C键手性化合物的途径之一，在合成重要反应中间体方面占有重要地位。自2000年List等发现L-脯氨酸可以有效地催化不对称直接Aldol反应以来，有机小分子催化不对称反应方面的研究成为相关领域的研究热点之一。L-脯氨酸具有无毒、廉价易得、可在室温下催化反应和不需要对酮进行预修饰等优点。但是，L-脯氨酸存在诸如回收困难、用量大等缺点。因此，人们尝试将L-脯氨酸进行固载化以克服上述缺点。
聚乙二醇（简称PEG）具有良好的水溶性和生物相容性，因此，其低分子量液态聚乙二醇作为新型绿色有机反应溶剂得到了广泛应用。最近，以聚乙二醇400作为L-脯氨酸催化不对称直接Aldol反应的介质，获得了较好的反应效率和产物不对称选择性。
从均相催化和非均相催化优点的角度，结合脯氨酸优良的催化性能及PEG良好的水溶性和生物相容性，本论文以固载化L-脯氨酸在无溶剂条件下的高效催化性能为目标，在不对称直接Aldol反应方面进行了如下研究：
采用浸渍法制备了L-脯氨酸、聚乙二醇（PEG）和二氧化硅固体复合催化剂，研究了无其他溶剂条件下丙酮和对硝基苯甲醛之间的不对称直接Aldol反应行为。该反应体系避免使用高沸点有机溶剂，通过简单过滤实现催化剂的分离。结果表明，L-脯氨酸的固载化及PEG的存在大大提高了其催化性能。负载10 mol% L-脯氨酸复合催化剂，反应1.5小时，产物收率和ee值远高于相同条件下非负载L-脯氨酸的结果，表现出绿色、高效的特点。
考察了PEG分子量、PEG与L-脯氨酸质量比等对L-脯氨酸/PEG/二氧化硅复合催化剂催化性能的影响。结果表明，随着PEG分子量及PEG与L-脯氨酸质量比的改变，复合催化剂的活性和不对称选择性存在一极大值。当PEG分子量为1000，PEG与L-脯氨酸的质量之比为4:1时，复合催化剂的催化性能较好。探索并确定了反应体系最优条件为丙酮与对硝基苯甲醛物质的量之比为30:1，室温下反应1.5小时，L-脯氨酸用量10 mol%。因此，利用PEG分子中的羟基可生成氢键的特点，通过改变PEG的分子量及其负载量，可以达到调变L-脯氨酸催化性能的目的。
以二氧化硅Q-50、Q-10和Q-3（平均孔径分别为50、10和3 nm）为载体，采用浸渍法制备了L-脯氨酸/PEG/二氧化硅复合催化剂，以丙酮与对硝基苯甲醛之间的羟醛缩合为探针反应，考察了二氧化硅平均孔直径、PEG分子量和PEG与L-脯氨酸的质量之比等对复合催化剂催化性能的影响。结果表明，随着二氧化硅平均孔径的增大，复合催化剂上最大收率和不对称选择性所对应的PEG与L-脯氨酸的质量比有增加的趋势。同时，最大收率和最大不对称选择性所对应的催化剂组成并不一致，其中。Q-10复合催化剂上收率最高（74%），Q-15复合催化剂上的ee值最高（74%）。
采用浸渍法制备了L-脯氨酸/PEG/水溶性壳聚糖、L-脯氨酸/PEG/二氧化硅微球（平均直径为100 nm）、4-羟基-L-脯氨酸/PEG/二氧化硅Q-15和锌-脯氨酸/PEG/二氧化硅Q-15复合催化剂，并以丙酮和对硝基苯甲醛为模板反应考察了它们的催化性能。综合研究表明，L-脯氨酸/PEG/Q-15的催化性能最好。
考察了L-脯氨酸/PEG/Q-15的循环使用性能，并针对复合催化剂中PEG流失进行了一系列改进。结果表明，使用环己酮替换丙酮可有效提高复合催化剂的循环使用性能，催化剂循环使用三次，目标产物产率和ee值无明显下降。同时，在丙酮中预先溶解一定量PEG，可以大大提高催化剂的循环使用性能。据此，提出了复合催化剂催化不对称直接Aldol反应的连续操作的概念，并进行了初步的探索性研究。