化学前沿论文

手性化合物的研究与展望

姓名：王倩学号：2013141231041 班级：202

摘要：作为本学期有机立体化学课堂补充，同时也为了开拓同学们的视野，让大家对手型合成与手性物质有更深的理解，2015年12月17日，刘小华老师于本学期第十五周化学前沿的课程讲授中为我们讲解了关于不对称合成的研究与展望，此次课主要围绕怎样精准获取手性物质以及手性科学与技术的发展展开，讲述了Sharpless不对称环氧化、不对称Robinson成环等化学反应。而本文主要围绕手性化合物及其性质与应用展开简单讨论。

关键词：手性化合物、分离提纯、催化合成、手性色谱柱

引言：手性化合物是自然界的基本特征，作为生命活动基础的重要生物大分子物质，如蛋白质、糖类、核酸和酶等几乎是手性的，当今世界所用的化学药物中手性化合物所占的比例达到了60%之多，它们的药理作用是通过与生物体类大分子完美的手形结合完成的，近年来，手性化合物的销售总额也不断增加，由于市场巨大，已经在学术界和工业界掀起了巨大浪潮，获得了国际社会的高度重视！那么，什么是手性化合物呢？手性化合物是指分子量、分子结构相同，但左右排列相反，如实物与其镜中的映体。人的左右手、结构相同，大姆至小指的次序也相同，但顺序不同，左手是由左向右，右手则是由右向左，所以叫做“手性”。也就是指一对分子。由于它们像人的两只手一样彼此不能重合，又称为手性化合物。

正文：

一、何为手性？当我们伸出双手，双手手心向上时，可以看出左右手是对称的，但是将双只手叠合，无论如何也不能全部重叠，总有一部分是不能重合在一起的；如果我们将左手置于一面平面镜前，手心对着镜子，可以看到镜子里的左手的像和右手手心对着自己一样，即左手的像和右手可以完全重叠。象这样左手和右手看来如同物与像，但又不能叠合在一起，互相成为“镜像”关系，就称之为“手性”。

有机化合物是含碳的化合物，一个碳原子的最外层上有四个电子，若以单键成键时，可以形成四个共价单键，共价键指向四面体的顶点，当碳原子连接的四个基团各不相同时，与这个碳原子相连接的四个基团有两种空间连接方式，这两种方式如同左右手，互为“镜像”，也是不能完全叠合在一起的，因此，这样的分子叫做“手性分子”。这种构成手性关系的分子之间，把一方叫做另一方的“对映异构体”。许多有机化合物分子都有“对映异构体”，即是具有“手性”。构成生物体的许多有机化合物都有“手性”。如α-氨基酸，在碳连接有一个羧基、一个氨基、一个烃基和一个氢原子（或一个不同于前边的烃基），这时想将其中

三个相同颜色的球重叠，但是余下的那个颜色的球总不能重叠。由这些手性氨基酸组成的蛋白质也就与“手性”有密切的关系，因此，生命生理活动中的许多现象与“手性”密不可分。

二、如何获取手性物质？

A、拆分

注意：尽量早一点合成手性中心并拆分，以免浪费更多的原料。

缺点：反应的原子经济性不高

对策：把不需要的东西消旋，进入下一轮拆分。

B、用手性原料合成

适用：手性原料价格便宜，容易购买，性质稳定。一般常用L-氨基酸，糖类，生物碱。

注意：手性原料是按当量加入的。

缺点：适用范围小

C、酶催化合成(包括细菌发酵)

适用：范围较广

优点：在常温常压反应，不污染环境，反应速度快。

注意：1.选择合适的酶或菌种.

2、注意酶和菌种的储存条件

3、控制温度，PH，防止异种细菌污染.

免失活.

4.废液排放前要注意灭菌.

缺点：1.酶或菌种很难选择，很难鉴定.

2.条件不易控制.

3.酶或菌种不易保存，容易失活.

4.反应液往往粘性大，后处理不好进行.因此往往出现反应完全进行但收率不高的情况.

5.菌种可能对人体及环境有害，如果操作不当可能会引发疾病流行，甚至一些突变菌种进入自然界引发"生化危机".

D、手性催化剂催化不对称合成

适用：适用于多种天然合成及人工化学合成，如前面我们所提到的Robinson成环以及sharpless不对称环氧化。

注意：1.手性催化剂多为配位化合物，选择反应条件时应避免强酸强碱高温高压，以免分解.

2.注意原料及试剂不能跟催化剂反应.

3.催化剂中心离子往往是重金属及贵金属，反应过程中催化剂可能分解，因此可能造成产品重金属超标，需要严格精制.

4.废液排放前要处理重金属.

缺点：1.难以找到合适的催化剂.

2.催化剂价格昂贵，由于结构特殊也不好买.有些只能自己制备.

3.这种催化剂要求回收，后处理繁杂，且价格昂贵。

4.催化剂回收套用几次后可能会出现催化能力下降，只好更换.

E、结晶法。向反应体系加入易得的手性化合物，使原料形成特殊的空间构型，进攻试剂及催化剂只能从另一个方向进攻，从而得到高EE%的目标产物.

适用：目前适用范围较小

注意：1.作为诱导化合物的手性化合物一般结构简单，容易购买.

2.一般一类反应的诱导试剂是相同或近似的.例如MANNICH反应常用脯氨酸诱导.

3.有时仍需要用手性催化剂，有些只用一般催化剂。可能需要高效的稀土三氟甲磺酸盐催化剂搭配使用。

缺点：.一般只能单向诱导.例如能形成R型，但无法形成S型。

三、关于手性色谱柱

手性色谱法是最重要的手性分离技术之一，不仅可以快速地测定对映体纯度(对映体过量

定相因分离选择性好、柱容量大而被广泛使用。本文探讨了多糖类手性固定相在制备分离中的

应用，快速筛选手性固定相(手性柱)和优化流动相条件(醇等调节剂和改性剂)是成功的关键。

是多种相互作用共同作用的结果。这些相互作用通过影响包埋复合物的形成，特殊位点与分析

步骤大致如下：1)、了解待分离化合物样品结构信息;2)、选择合适的手性固定相(手性分析