神奇的手性現(xiàn)象與不對(duì)稱催化-wenkub.com
2025-08-02 10:38 本頁面
【正文】 21世紀(jì)無疑是手性技術(shù)的世紀(jì)，我們相信不對(duì)稱催化將繼續(xù)成為研究的熱點(diǎn)，并將發(fā)揮其更大的力量。目前世界上使用的藥物總數(shù)約為1900種，手性藥物占50%以上，在臨床常用的200種藥物中，手性藥物多達(dá)114種。由該方法合成的中間體被廣泛地應(yīng)于制備其他手性化合物，如著名的治療心臟病的藥物“β阻斷劑”。諾爾斯的成功也極大地鼓勵(lì)了后來者投身于不對(duì)稱催化這一研究領(lǐng)域，而探索催化效果更好的手性催化劑成為研究熱點(diǎn)。不對(duì)稱催化因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)成為手性合成中極具吸引力和最富挑戰(zhàn)性的研究方向，過去幾十年的時(shí)間里吸引了很多優(yōu)秀的科學(xué)家投身這一領(lǐng)域。不對(duì)稱催化是指在少量不對(duì)稱催化劑的誘導(dǎo)下，高效率地獲得手性分子的不對(duì)稱合成反應(yīng)，它的神奇之處就在于“可以實(shí)現(xiàn)用少量手性催化劑獲得到大量的手性化臺(tái)物，實(shí)現(xiàn)手性增殖，是最手性經(jīng)濟(jì)的方法”。對(duì)于醫(yī)藥公司而言，他們每生產(chǎn)一次藥物就要費(fèi)勁周折，通過拆分等方法，把其中占一半含量的無效對(duì)映體分離出來。藥物在研制成功后，要經(jīng)過嚴(yán)格的生物活性和毒性試驗(yàn)，以避免其中所含的另一種對(duì)映體對(duì)人體的危害。當(dāng)時(shí)人們并沒要發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題，結(jié)果導(dǎo)致了慘痛的悲劇。手性分子的右旋體和左旋體在生物體內(nèi)的生理生化性質(zhì)有時(shí)差不多，有時(shí)卻差別極大?；閷?duì)映異構(gòu)體兩個(gè)手性分子在原子組成上完全一致，許多宏觀物理性質(zhì)如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等，甚至許多微觀化學(xué)反應(yīng)性能也完全相同。在化學(xué)領(lǐng)域中，手性現(xiàn)象同樣廣泛存在，而有機(jī)分子的手性通常是由不對(duì)稱碳引起的。而當(dāng)你拿一面鏡子時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，左手在鏡子里的像剛好跟你的右手重合。例如，手性催化劑大部分只對(duì)特定的反應(yīng)、甚至特定的底物有效，沒有廣泛適用的手性催化劑，而且多數(shù)手性催化劑轉(zhuǎn)化數(shù)較低，穩(wěn)定性不高，難以回收和重復(fù)使用等等。除了金屬配合物催化，在不對(duì)稱催化領(lǐng)域中還發(fā)展了有機(jī)小分子催化、酶催化的方法，也都取得了豐富的研究成果。隨后，野依良冶將不對(duì)稱催化還原應(yīng)用到衣康酸、脫氫二肽、薄荷醇、降冰片二烯等萜烯類以及某些抗生素藥物的合成中,并和日本高砂香料工業(yè)株式會(huì)社合作,使薄荷醇等合成天然香精得以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。1968年，美國(guó)孟山都的諾爾斯將手性膦配體與銠金屬配合物組成的手性催化劑成功地用于取代苯乙烯的不對(duì)稱催化氫化反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)了不對(duì)稱催化反應(yīng)中首例高對(duì)映選擇性合成，成為不對(duì)稱催化反應(yīng)研究的里程碑。那么手性的催化劑是如何在反應(yīng)過程中誘導(dǎo)生成手性分子的呢？它的作用機(jī)理是這樣的：在化學(xué)反應(yīng)中，不對(duì)稱催化劑先和一種底物結(jié)合，然后進(jìn)攻另一種反應(yīng)物，這時(shí)它有兩個(gè)方向可以接近反應(yīng)位點(diǎn)，由于不對(duì)稱催化劑的空間結(jié)構(gòu)以及電子云的影響，導(dǎo)致了從一個(gè)方向進(jìn)攻時(shí)的能量要比從另一個(gè)可能的方向低，最終使產(chǎn)物中一種對(duì)映體的量超過另外一種。在這種背
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