手性不對稱合成

即將潛手性單元轉化為手性單元並使之產生不等量立體異構體產物的過程。這裏所説的“反應試劑”可以是化學試劑、溶劑、催化劑或物理因素（如圓偏振光）。可以看出，手性不對稱合成是根據其反應過程所具有的不對稱性這一特徵而定義的。分類　按照手性基團或試劑在手性合成過程中的影響方式，手性不對稱合成可分為：底物控制法、輔基控制法、試劑控制法、催化劑控制法4種方法（見圖）。底物控制法　第一代手性不對稱合成。其特徵是利用底物分子中的不對稱因素來誘導新的手性碳原子的構型。在底物中，新的手性單元常常通過與非手性試劑反應而產生，此時臨近的手性單元對反應試劑進攻的途徑（非對映選擇性）產生影響，從而生成以某一種構型為主的新的手性單元。輔基控制法　又稱第二代手性不對稱合成。這一方法與第一代在不對稱誘導方式上相似，手性控制仍然是利用底物中已經存在的手性基團，通過分子內傳遞而實現的，其不同點是手性控制基團（即“輔基”）是有意識引入的，以便對反應進行控制，完成任務後可以被容易地除去。試劑控制法　被認為是第三代手性不對稱合成，該方法使用手性試劑，使非手性底物直接轉化為手性產物。可以克服第二代方法中因手性輔基引入和除去而增加額外步驟的缺點。這裏立體化學的控制是通過手性試劑與底物分子間的作用而實現的。催化劑控制法　在前三類手性不對稱合成方法中，都要使用化學計量的光學純化合物，儘管在某些情況下可以通過回收後重新使用，但顯然是不符合原子經濟性原則的。因此發展用手性催化劑控制反應的途徑，即第四代手性不對稱合成，成為化學家追求的目標。通過手性催化劑誘導非手性底物與非手性試劑的反應，直接生成手性產物。這裏的立體化學控制也是通過分子間的作用而實現的。利用手性催化劑而實現的不對稱合成，是實現手性增殖的最有效的方法，因為手性催化劑在反應過程中不被消耗，一個高效率的催化劑分子可以產生成百上千，乃至上百萬個光學活性產物分子，是最有工業應用前景手性合成技術。在催化劑控制的手性不對稱合成中，催化劑可以是酶或人工合成的手性分子，酶催化的手性合成具有高反應活性和高度立體選擇性的特點，但由於自然界手性的均一性，通常難於獲得另外一種絕對構型的產物；人工合成的手性催化劑，則可以克服上述缺點，因此二者可以互為補充。人工合成的手性催化劑，通常是由手性配體與金屬離子形成的絡合物，金屬離子是催化反應的活性中心，配體的手性控制反應的立體選擇性。最近的研究還發現，有機小分子在一些不對稱反應中，也能起到類似於酶的催化作用。這樣可以避免使用金屬離子而帶來的污染問題，因此這方面的研究工作正成為不對稱催化研究的一個熱點。應用　催化的手性不對稱合成技術經過30多年的發展，逐步從實驗室的科學探索走向工業應用，一個新的高新技術產業——正在興起，同時人們也越來越認識到手性技術對於人類健康以及生態環境的重要意義。隨着學術界和工業的更多的合作，對於手性技術的基礎研究和工業化研究都會更加深入，以造福於人類社會。2001年諾貝爾化學獎授予了三位從事催化不對稱合成研究的科學家W.S.諾爾斯、野依良治和K.B.沙普爾斯，以獎勵他們在不對稱催化氫化和氧化反應的基礎與應用研究方面的傑出貢獻。 ^[1]