不对称合成

手性合成

按照IUPAC金皮书的定义，不对称合成（Asymmetric synthesis），也称手性合成、立体选择性合成、对映选择性合成，是研究向反应物引入一个或多个具手性元素的化学反应的有机合成分支。按照Morrison和Mosher的定义，不对称合成是“一个有机反应，其中底物分子整体中的非手性单元由反应剂以不等量地生成立体异构产物的途径转化为手性单元”。这里，反应剂可以是化学试剂、催化剂、溶剂或物理因素。

原理简介

不对称反应;不对称合成;asymmetric synthesis;asymmetric reaction

又称不对称合成(asymmetric synthesis) 生成有旋光性产物的反应。在反应过程中因受分子内或分子外的手性因素的影响，试剂向反应物某对称结构的两侧进攻，进而在形成化学键时表现出不均等，结果得到不等量的立体异构体的混合物，具有旋光活性。

详细内容

不对称合成目前在药物合成和天然产物全合成中都有十分重要的地位。但无疑，现在最完善的不对称合成技术，要数存在于生物体内的酶。能否实现像酶一样高效的催化体系，是对人类智慧的挑战。

标准

一般地讲，一个不对称合成可以算作成功的标准是：

高的ee（对映体过量百分数）；

手性试剂易得，最好可以循环使用；

R与S异构体都可以分别制得；

最好是催化性的合成。

立体化学控制有三种方法：

底物控制（手性库）：手性的底物与非手性的试剂反应；

试剂控制：非手性的底物与手性试剂反应—手性辅助剂、不对称催化；

双不对称反应：对映体纯底物与对映体纯试剂发生反应。

有时手性拆分也被算作不对称合成的一种。

此外，针对手性的来源，有人把不对称合成分为普通不对称合成和绝对不对称合成。

普通不对称合成是指依靠直接或间接有天然获得的手性化合物衍生的基团诱导产生手性化合物的合成。而绝对不对称合成是指绝对脱离天然产物来源而通过物理方法（比如说通过圆偏光的照射）诱导产生手性的合成。后者相当吃功夫，所以时下只有非常有限的几个反应能做到绝对不对称合成。

不对称合成介绍

首先说，什么是手性？

在有机化合物中，化合物分子主要是以彼此相互连接的碳碳键构成骨架。碳原子在成键时，采取了sp3的杂化方式，使得碳原子的四个价键彼此成109度28分，为一正四面体形。正是因为这样的成键特性，导致了他们当中的有些碳原子，虽然其结合的四个基团的种类相同，但却始终无法重合，两者互为镜像，就像我们的左手和右手一样。这样的性质就称之为手性。我们称两种互为镜像的分子为对映异构体。

其次，什么是不对称合成？

为了得到同一物质中的其中一种手性分子，我们就需要采取特定的合成方法，这种方法就是不对称合成。

然后，我们再来讨论，经过不对称合成得到的具有某一手性的分子有什么样的特性？

手性分子最大的特点在于它的光学活性，它可以使通过它的偏振光发生一定角度的偏转，就是我们通常意义上的旋光性。若光的旋转方向是顺时针，称为右旋；反之，称为左旋。

意义

不对称合成有什么样的意义？

举几个简单的例子，大家就知道了。青霉素我们再熟悉不过了，作为一种药力强，副作用小的抗生素药物，长期以来一直被人们广泛的使用。然而近一时期人们发现，青霉素分子同样存在两种手性分子，其中一种有药效，而另一种却根本没有。换句话说，我们花了一瓶青霉素的钱，有用的部分却只有半瓶，这其实是一种很大的浪费。当然如果光是浪费，都可以接受，但事实上有的药物两种手性分子中，其中一种不仅没有药效，反而还有相当强的毒副作用。上个世纪中叶，怀孕妇女经常使用一种叫“反应停”的药物来抑制妊娠反应，却产生了大量的畸形胎儿。后来才发现该药物两种手性分子中的其中一种具有致畸形胎儿的作用。

不仅仅是药物，一些食品添加剂也有这样的问题。两种手性分子中，其中一种是甜味，而另一种却是苦味。

所以由此可见，我们对于不对称合成的研究是非常有意义，也是十分有必要的。

技术发展阶段

( 1) 手性源的不对称反应( chiralpool) ;

( 2) 手性助剂的不对称反应( chiral auxiliary) ;

( 3) 手性试剂的不对称反应( chiral reagent ) ;

( 4) 不对称催化反应( chiral catalysis 或asymmetric catalytic reaction) 。

传统的不对称合成是在对称的起始反应物中引入不对称因素或与非对称试剂反应, 这需要消耗化学计量的手性辅助试剂。不对称催化合成一般指利用合理设计的手性金属配合物( 催化剂量) 或生物酶作为手性模板控制反应物的对映面, 将大量前手性底物选择性地转化成特定构型的产物, 实现手性放大和手性增殖。简单地说, 就是通过使用催化剂量级的手性原始物质来立体选择性地生产大量手性特征的产物。它的反应条件温和,立体选择性好, ( R )-异构体或( S )-异构体同样易于生产, 且潜手性底物来源广泛, 对于生产大量手性化合物来讲是最经济和最实用的技术。因此, 不对称催化反应( 包括化学催化和生物催化反应) 已为全世界有机化学家所高度重视, 特别是不少化学公司致力于将不对称催化反应发展为手性技术( chirotech􀀁nology) 和不对称合成工艺。

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