不对称合成—有机反应机理系列31

根据潜手性的概念，可把不对称合成反应定义为：不对称合成反应指的是一个潜手性化合物通过它的潜手性部分转变为手性，得到含有不等量的手性立体异构体混合物的反应。不对称合成的选择性一般用对映体过量（enantiomeric excess，ee%）来表示。

 

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。 

1 实现不对称合成的条件 

由潜手性底物生成不同手性立体异构体的反应是平行反应

动力学控制条件下，产物的比例取决于生成不同手性立体异构体的速率常数之比。

若[TS_R]^≠和[TS_S]^≠是对映体，则其自由能相同，由此生成的产物P_R和P_S量相等，反应没有选择性，即经由对映异构过渡态的平行反应没有立体选择性。

例如，对映异位的乙醛与HCN的加成生成不同手性立体异构体的过渡态是对映体，无对映选择性。

非对映异位的醛与HCN的加成生成不同手性立体异构体的过渡态则是非对映体，有对映选择性。

如何理解非对映异位的过渡态的能量不同？

天冬酰胺叔丁酯分子中3位碳上的两个氢在核磁共振谱图上化学位移不同，裂分成八重峰。

由于邻位手性中心的存在，导致潜手性中心的两个H化学环境不同，因此其C-H键键能不同，即通过取代C-H形成的过渡态能量不同。 

综上所述，非对映异位底物因分子中存在手性中心，生成不同立体异构体的过渡态为非对映体，在任何条件下反应都可能存在对映选择性。对映异位底物在通常条件下反应不存在对映选择性。 

2 手性环境

如果要实现对映异位底物的不对称合成，则需要提供手性环境，使生成不同立体异构体的过渡态成为非对映体。其中手性环境包括： 

·      手性底物：手性的底物与非手性的试剂反应

·      手性试剂：非手性的底物与手性试剂反应

·      手性催化剂：不对称催化

不对称催化是效率最高的不对称合成反应，早期的不对称催化主要应用过渡金属配合物催化剂，手性有机小分子和酶催化是今后的发展方向。