手性是某些分子和离子的几何性质,是指具有一定构型或构象的分子或离子与其镜像不可重叠的一种特性。不对称碳中心的存在是导致有机和无机分子手性的几个结构特征之一。手性化合物广泛存在于自然界及生物体内,对映异构体往往表现出截然不同的生物活性。分离、合成高光学纯度的手性化合物是化学、生物、医学、材料等相关领域的一个热点研究方向。近二十年来,有机不对称催化剂因其原料易得、环境友好、以及温和的催化条件等优点而广泛引起了科学工作者的研究兴趣。不对称有机催化作为一种合成光学纯化合物的重要手段,已经与有机金属催化和酶催化享有同等重要地位。但是,小分子有机催化剂普遍存在不易回收、难以循环利用或催化效率低等缺点。一种有效的解决办法是将小分子催化剂负载于不溶性固体上,或将其键接到聚合物基材上。有许多研究表明,对于聚合物负载的有机催化剂而言,聚合物骨架可在催化活性中心周围形成类似于生物酶一样的微环境,从而有助于提高催化活性和立体选择性。聚（2-噁唑啉）是一类合成聚酰胺材料,因其骨架结构与聚肽相似而被看作是拟肽聚合物,作为潜在的生物医用材料具有广泛的应用前景。鉴于此,我们试图以聚（2-噁唑啉）为骨架构建有机催化体系,为不对称有机催化剂的仿生设计探索新的途径。在论文第一部分,我们设计、合成了 一系列不同结构的聚（2-噁唑啉）负载的脯氨酰胺催化剂,以环己酮与对硝基苯甲醛之间的不对称Aldol反应作为模型反应,详细考察了聚合物催化剂的催化性能并与相应的模型小分子催化剂和参比聚合物催化剂作比较。结果表明,脯氨酰胺基团与聚合物主链之间的烷基间隔臂对催化性能有显著影响。当烷基长度较短时,聚（2-噁唑啉）催化剂比长间隔臂的催化剂表现出更好的催化效果,而模型小分子催化剂和作为参照的非聚（2-噁唑啉）负载催化剂的催化效果都比较差。这些结果说明,聚（2-噁唑啉）的三级酰胺基元与脯酰胺基团具有协同催化作用。同时发现,在间隔臂上引入额外的立构中心也在一定程度上影响了催化反应的立体选择性。另外,实验中观察到,反式Aldol加成物的ee值随着三氟乙酸添加量的增加而明显提高。DFT计算表明,三氟乙酸的加入改变了催化过程中碳-碳键形成反应步骤中过渡态的氢键结构,导致两种对映体的过渡态之间能量差的增大,由此可以合理解释上述酸性添加剂的效应。该聚合物催化剂可通过简单的沉降、分离回收,重复利用5次其催化效果基本保持不变。在论文第二部分,我们合成了 一类侧臂含有手性吡咯烷-三唑基单元的新型聚（2-噁唑啉）衍生物,包括均聚物和嵌段共聚物两种类型。研究发现,均聚物可分散于水性介质,而嵌段共聚物可溶于水中并形成具有核-壳结构的胶束聚集体。两种聚合物作为催化剂均能有效催化环己酮与反式硝基苯乙烯之间的不对称Michael加成反应,其催化活性显著高于小分子类似物,而对映选择性基本相当。均聚物催化剂可有效催化多种不同硝基烯烃与环己酮之间的共轭加成反应,获得较高的产率和对映选择性。均聚物催化剂可通过离心分离等手段回收,重复使用5次其对映体选择性保持不变。结合DFT理论计算,我们探讨了催化反应的立体选择性机理。结果表明,在三氟乙酸存在下,由于质子化三唑基形成的氢键桥联作用,有效控制了底物硝基苯乙烯与环己烯环之间的相对空间位置。同时受三唑环的位阻影响,各过渡态的能量产生了较大的差别。主链手性聚（2-噁唑啉）是一种全同立构聚合物,迄今为止有关此类手性聚合物的研究报道很少。在论文的第三部分,我们合成了一系列不同结构的主链手性聚（2-噁唑啉）衍生物。详细考察了主链立构中心取代基对聚合物性质的影响。结果表明,当聚（2-噁唑啉）的取代基为乙基且侧链含有二级酰胺时,其光学纯聚合物在大部分有机溶剂中均难溶解,且具有较好的结晶性。圆二色光谱测试结果表明,不同组成的主链手性聚（2-噁唑啉）在固态时,均采用相同的构象。当主链手性聚（2-噁唑啉）溶解于三氟乙醇或者六氟异丙醇时,主链的三级酰胺结构会与溶剂分子之间发生氢键作用从而形成新的二级结构。当主链手性取代基由位阻较小的甲基换成乙基后,可有效减弱聚（2-噁唑啉）主链与溶剂分子之间的相互作用从而提高聚合物在溶液中构象的稳定性。通过将手性2-噁唑啉单体与2-乙基-2-噁唑啉共聚,合成了一类水溶性的手性嵌段共聚物。同时圆二色测试结果表明,其手性嵌段的构象在水溶液中保持稳定。合成的主链手性聚（2-噁唑啉）在三氟乙酸作用下,可脱除保护基从而获得侧臂含有伯胺基团的聚合物。该聚合物可成功诱导苏氨酸的不对称结晶。