手性α-羟基-β-二羰基结构广泛地存在于天然产物和医药分子中。针对β-二羰基化合物进行不对称催化氧化是目前获得该类结构最直接、高效的方法。通过相转移催化氧化制备手性α-羟基-β-二羰基化合物具有反应条件温和、操作简单和环境友好等优点。本文通过设计新的金鸡纳碱衍生相转移催化剂实现绿色化学技术创新,采用新技术和新设备(微通道反应器)实现化工过程强化,多途径、多方法地解决反应效率低、氧化剂原子经济性差、安全性差和放大难等问题。(1)为缩短过氧化物氧化反应时间、提高催化效率和操作安全性。合成了一系列C-2’修饰的二氢辛可宁衍生相转移催化剂,在间歇条件下进行催化剂筛选、反应条件优化、构效关系研究,相应的产物获得了 71-95%收率和22-89%ee。发现随着β-酮酸酯的酯基空间位阻增大,手性产物的对映选择性提高;而随着β-酮酰胺的酰胺位阻的增大,手性产物的对映选择性降低。在间歇反应优化基础上,用微通道反应器进行连续反应研究,实现“液-液”两相的不对称氧化反应,缩短了反应时间并获得了 83-93%收率和78-84%ee。(2)研究可见光活化分子氧不对称羟基化反应。由于光传播中的衰减效应,限制了光化学反应通过“体积放大”的策略进行反应的放大。因此,在间歇条件进行催化剂筛选、构效关系研究和反应机理研究,产物获得了 46-97%收率和4-90%ee。发现β-酮酸酯和β-酮酰胺类化合物随着酯基或酰胺基空间位阻的减小,产物的对映选择性降低。以间歇反应为基础,在微反应器中实现光催化的“气-液-液”多相的不对称氧化反应的连续合成,缩短了反应时间并成功进行了克级的放大。(3)设计并制备了辛可宁衍生的手性光催化剂。通过在辛可宁衍生相转移催化剂中引入四苯基卟啉结构,实现了手性催化中心和光活性中心的结合。以间歇反应为基础,在微反应器中实现光催化的不对称氧化反应的连续合成,在白光照射下活化氧气,产物获得了 95%收率和86%ee。(4)开发了辛可宁衍生相转移催化剂与β-二羰基化合物形成复合物作为光活化中心的催化策略。在模型反应中辛可宁衍生相转移催化剂作为反应的手性催化中心、相转移催化中心,以及与底物形成复合物而形成光活化中心。在蓝光照射下活化氧气,产物获得了 52-96%收率和24-90%ee。以间歇反应为基础,在微反应器中实现光催化的“气-液-液”多相的不对称连续氧化,缩短了反应时间并获得了 54-95%收率和78-88%ee。最后,为了探究反应光敏中心的“来源”进行了多组对照实验,综合以前的研究和实验结果,推测反应的机理过程以及辛可宁衍生相转移催化剂与底物形成的复合物为反应的光活化中心。