手性分子的合成方法及研究进展
有机合成中的手性识别与手性放大策略研究
有机合成中的手性识别与手性放大策略研究手性识别和手性放大是有机合成领域中的重要概念。
在有机化学中，手性分子的相关研究具有巨大的重要性，因为手性决定了分子的性质和活性。
本文将探讨有机合成中的手性识别和手性放大策略，并介绍最近的研究进展。
一、手性识别的概念和意义手性识别是指在有机合成中优先选择一只手的立体异构体。
手性分子存在两种异构体，即左旋体与右旋体。
然而，在某些情况下，仅需一种手的异构体。
例如，药物合成需要选择具有特定效果的立体异构体。
手性识别的出现可以使有机合成更具选择性和效率。
二、手性识别的方法手性识别的方法多种多样，主要包括化学方法、物理方法和生物方法。
1. 化学方法化学方法是通过化学反应选择性地合成目标手性异构体。
其中，手性催化和手性配体是最常用的方法之一。
手性催化通常通过使用对映选择性配体来催化手性控制的反应。
手性配体通过形成稳定的配位络合物来实现对手性的控制。
2. 物理方法物理方法主要利用手性分离材料，如手性担体、手性排列的固体材料和手性胶体。
这些材料可以通过手性识别分离手性异构体，并用于手性放大。
3. 生物方法生物方法是利用生物分子，如酶和细胞，实现手性识别。
酶具有选择性催化的特性，常用于实现手性选择性合成。
在手性放大方面，一些微生物和细胞具有放大手性的功能。
三、手性放大的概念和意义手性放大是指从含有较低手性度的反应物中得到较高手性度的产物。
手性放大在有机合成中具有重要意义，可用于实现手性识别的扩大，合成高手性度的化合物。
手性放大的研究有助于提高手性合成的效率和产率。
四、手性放大的策略手性放大的策略包括不对称催化、动态动力学分辨和非对称反应。
1. 不对称催化不对称催化是指使用手性催化剂进行反应，实现手性放大。
手性催化剂通过控制手性识别的过程，在反应中扩大手性度。
2. 动态动力学分辨动态动力学分辨是指通过反应动力学中手性选择性的差异，从而扩大手性度。
这种策略常用于手性酸碱催化反应和手性催化剂反应。
化学分子的手性研究
化学分子的手性研究手性是化学中一个重要的概念，它指的是物质在空间中的非对称性。
在化学分子中，手性是指分子的镜像和原始分子无法通过旋转和平移重合。
手性分子是由手性中心所引起的，在自然界中存在着大量手性分子的原因是其存在两种不对称的构型。
手性分子的研究在化学领域具有重要的理论和应用价值。
一、手性分子的定义和特点1. 定义：手性分子是指不对称的分子，其镜像和原始分子无法通过旋转和平移重合。
2. 特点：手性分子在物理、化学性质上与其非手性镜像分子有明显的差异，如旋光性、光学活性、生物活性等。
二、手性分子的研究方法1. 空间构型分析：通过X射线衍射、核磁共振等技术来确定分子内部的空间构型。
2. 旋光度测定：利用旋光度仪等仪器测定手性分子的旋光性。
3. 显示手性试剂：使用显示手性试剂，如酒石酸铵等，观察其对手性分子的特异性反应。
三、手性分子的应用领域1. 药物合成：药物分子通常都是手性的，研究手性分子的性质和构型有助于合成优异的药物。
2. 化学合成：手性催化剂在有机合成中起到重要作用，控制手性选择性能够合成具有特殊功能的化合物。
3. 生物领域：研究手性分子的生物活性和与生物体的作用，有助于理解生物分子的结构和功能。
四、手性分子的发展趋势1. 多功能手性分子的设计：通过合理设计手性分子的结构，实现多功能性质和应用。
2. 手性分子的催化研究：发展更高效、选择性更好的手性催化剂，促进有机合成反应的发展。
3. 生物手性研究：深入研究手性分子在生物体内的作用机制，为药物研发提供更多的信息。
综上所述，手性分子的研究在化学领域具有重要的意义。
通过研究手性分子的定义和特点、研究方法、应用领域以及发展趋势，可以更好地理解手性分子的性质和应用。
希望在未来的研究中，能够深入探索手性分子的奥秘，为科学研究和应用领域带来更多的突破和创新。
有机化学基础知识点手性化合物的分离与合成
有机化学基础知识点手性化合物的分离与合成有机化学基础知识点：手性化合物的分离与合成手性化合物在有机化学领域中扮演着重要的角色，它们具有两种非对称的镜像异构体，即左旋和右旋。
手性化合物的分离与合成是有机化学中的一项重要技术和研究内容。
本文将探讨手性化合物的分离与合成的基础知识点。
一、手性化合物的分离方法1. 基于手性配体的手性柱层析法手性柱层析法是一种基于手性配体与目标分子之间的亲和性进行分离的方法。
通过选择适当的手性配体，可以实现对手性化合物的分离纯化。
例如，利用氨基酸衍生物作为手性配体，可以成功地分离出手性氨基酸和手性药物等。
2. 经典拆分结晶法经典拆分结晶法是一种通过晶体生长的方式分离手性化合物的方法。
通过合适的溶剂和配体选择，可以在晶体生长过程中实现手性化合物的拆分和纯化。
这种方法适用于一些具有较高拆分度的手性化合物。
3. 手性萃取法手性萃取法是一种利用手性选择性较大的手性萃取剂对手性化合物进行分离的方法。
通常通过控制温度、pH值和萃取剂浓度等条件，实现对手性化合物的选择性萃取。
手性萃取法在手性酮、手性醇以及手性药物等的分离中得到了广泛应用。
二、手性化合物的合成方法1. 左旋-右旋互换法左旋-右旋互换法是一种将一种手性化合物转化为其对映异构体的方法。
通常可通过二氧化硫气体的作用，将左旋手性化合物转化为右旋手性化合物，或者通过酸碱反应进行互换。
这种方法在手性药物和手性农药的合成中得到了广泛应用。
2. 手性催化剂的应用手性催化剂是一种能够选择性地促使手性化合物发生反应的催化剂。
通过催化剂的选择，可以实现手性化合物的不对称合成。
例如，手性金属配合物催化剂在不对称氢化和不对称还原反应中起到了关键作用。
3. 有机合成中的修饰法有机合成中的修饰法是一种通过对已有手性分子进行化学修饰，合成新的手性分子的方法。
通过对已有手性分子的保留或改变官能团，可以得到一系列具有不同手性的化合物。
这种方法在新药开发和杂环合成中得到了广泛应用。
手性化合物
3.手性化合物的药理活性ห้องสมุดไป่ตู้别
（1） 对应体之间有相同或相近的某一活性 （2）一个对应体具有显著的活性，但其对应体的活性 很低或无此活性 （3）对应体相同，但强弱程度有差别 （4）对应体具有不同性质的药理活性 A:对应体的不同活性，可起“取长补短，相辅相成” 的作用，如利尿药茚达利酮 B:对应体存在不同性质的活性，可开发成两个药物， 如丙氧芬。 C:一个对应体具有疗效，另一个对应体具有副作用或 毒性，如抗震颤麻痹症的L-多巴。 D:对应体具有相反的活性，如巴比妥类药物。
3.合成过程中遇到的难题 合成过程中遇到的难题：工业化生产的主要问题是生物催化剂 合成过程中遇到的难题 的来源和成本问题；生物催化反应的立体选择性和转化效率问题； 辅酶依赖型的氧化还原酶的不对称生物催化反应中的酶催化与辅 酶再生体系的耦联；还包括底物和产物的水不溶性和在水中的不 稳定性等问题。这些都是存在于生物催化合成手性化合物的工业 应用中的一些难题。但是最主要的是手性合成的难点在于针对不 同的手性或潜手性底物，必须找到能够与之高度匹配的专一性手 性工具(手性拆分剂、手性催化剂、手性溶剂或助剂等等)，因此 最为重要的就是要寻找到或制备出高效的手性工具 。 4.主要通用的平台技术问题 主要通用的平台技术问题 （1）用于合成手性化合物的生物催化剂的筛选、酶蛋白修饰、 酶分子的定向改造； （2）生物催化反应过程中的酶催化体系与辅酶再生体系耦联的 关键技术； （3）非水相生物催化手性合成反应的介质工程、生物催化剂适 应性等特性与规律；
2.手性化合物的研究背景
10多年前，手性药物对于大多数人来说还很陌 生，随着人们对手性化合物的深入研究和不对称 合成的迅猛发展，使其在精细化学品、生命科学 及材料科学中占有极其重要的地位。因此，对手 性化合物需求量也将激增，如何廉价而又方便地 获得手性化合物己成为有机合成化学家们强烈追 求的目标。当前，手性药物已成为国际新药研究 与开发的新方向之一，手性药物的不断增加改变 着化学药物的构成，成为制药工业的新宠儿。
手性合成方法在药物合成中的应用
手性合成方法在药物合成中的应用手性化学是现代有机化学中的一个重要分支，随着医药行业的不断发展，手性合成方法在药物合成中的应用也越来越广泛。
手性合成是指生成手性化合物的合成方法，通俗来讲就是合成单一手性异构体的化学合成方法。
手性合成在药物合成中的应用已经成为许多药物合成的首选方法，本文将介绍手性合成方法在药物合成中的应用以及其优缺点。
手性化学的重要性手性化合物因其空间结构的不对称性，在药物学中具有重要的作用。
许多药物分子都是手性分子，它们的生物活性和药效都是由其立体结构决定的。
以最广泛的手性药物——阿司匹林为例，阿司匹林是由丙酸和水合氧化铁经过一系列化学反应后得到的，其中丙酸分子里有一个手性碳中心，总共有两种立体异构体，其中一种具有丰富的生物活性，而另一种则没有生物活性。
因此，如果我们想让阿司匹林产生丰富的生物活性，那么必须控制其手性。
然而，一些手性化学合成的挑战包括：合成单一手性异构体的成本过高，化学分离方法面临着困难，而且手性化合物的生产效率较低。
基于这些限制，开发出有效和可行的手性合成方法就显得非常重要。
手性化合物的制备需要控制其立体构型，通常要在合成操作中控制立体化学过程。
在药物合成中，业界已经发展出很多种手性合成方法，下面将介绍一些主要的手性合成方法及其适用范围：1.立体选择性配体辅助制备（SLA）SLA方法是目前应用最为广泛的手性合成方法之一。
在这种方法中，底物（通常是不对称的）被配合到手性配体上，形成新的手性化合物。
这个手性化合物与底物之间的反应组成了一系列的不对称反应，最终得到手性选择性较高的化合物。
SLA方法的优点是选择性高，反应良好，可以制备出一定量、高纯度和可控性的化合物。
但是，该方法在产量、环境友liness和经济性方面存在一些限制。
2.手性诱导手性诱导是一种手性合成方法，在这种方法中，分子间作用力使两个不对称部分保持相同的构型。
该方法能够改善分子的立体选择性并减少不需要的立体异构体的生成。
利用手性化学的方法合成药物
利用手性化学的方法合成药物在化学中，手性是一个非常关键的概念。
手性指的是化学物质的分子结构中存在着非对称性，导致该物质分子旋转性质的差异化。
由于生物体内往往会选择性地吸收一方手性的分子结构，因此，手性分子在医药、食品、农药等领域的应用越来越广泛。
手性化学在药物合成领域中的应用已经成为一种趋势。
中药方对治疗传统疾病产生了积极的作用，但附带的中草药有时会存在质量不稳定、气味难闻、口感不佳等问题。
这些问题的出现部分源于中草药自身手性特点的不稳定性，因此，人们开始利用手性化学的方法，针对特定病症合成药物，以取得更好的疗效。
手性药物合成的方法十分重要，其中最常用的是催化剂手性诱导法。
这种方法可以合成特定手性的有机分子，并且其优点在于可以通过微量催化剂，获得相对较高的优势反应条件以及较好的环保性。
化学家使用的手性催化剂包括金属配合物，有机小分子催化剂，酶和DNA等。
例如，金属中的铑、铱、钯等元素能够催化多种化学转化，而这些转化的选择性会受催化剂的手性和配位情况的影响。
半透明的催化剂通常与原料分子形成“手套”配合物，其诱导的选择性常常与手套的手性是否与反应中的手性配合有关。
在药物研究开发过程中，手性药物的合成和拆分是很困难的。
这些过程的难点在于手性分子没有化学上“左右对称”和“相同元素可转化”的特性。
因此，手性分子的合成和拆分通常需要更复杂的化学转化路线，并且需要更精确的控制条件。
此外，手性药物在研究开发过程中，还需要应用一些分析技术，如旋光光度法，能够精确地给出手性药物的手性浓度，并结合手性分异效应的影响，对药物单一手性体的药效、毒性等属性进行研究。
此外，手性药物合成还需要针对不同的药效作出适应性调整。
例如，对于心血管和抗肿瘤类药物，人们会开展更深入的内部催化剂和酶逐个手性配对。
这种医药手性化学研究的应用对于制造更加纯净、更加优化的手性药物具有非常重要的实际意义。
手性化学的应用不仅是医药领域的趋势，还在其他方面得到了发展，例如，手性农药合成。
手性催化剂的合成及其在药物合成中的应用研究
手性催化剂的合成及其在药物合成中的应用研究手性催化剂是一种能够选择性促进手性反应的化合物。
由于手性分子存在大量的不对称性质，这种化合物的广泛使用已经帮助了很多人类疾病的治疗。
在本文中，我们将讨论手性催化剂在药物合成中的应用研究以及它们的合成方式。
手性催化剂的合成首先，我们需要了解手性催化剂的合成方式。
手性催化剂可以通过光学分离或不对称合成得到。
光学分离是将一种母体中的不对称分子分解为两种单一手性体的过程，包括结晶、化学反应和液相色谱等。
另一方面，不对称合成是用两个不对称反应物生成一个不对称产物的过程，通常使用的是催化剂或酶催化反应，如金属催化剂或酰胺酶等。
手性催化剂在药物合成中的应用在现代医药研究中，手性催化剂经常被用作制备药物分子并实现手性选择性。
这些分子可以在体内达到一定的效果，同时还可以减少不必要的副作用。
下面是一些现代医药研究中的应用案例：①抗肿瘤药物手性催化剂在抗肿瘤化合物的合成中非常重要。
例如，卟吩吲酮是一种具有很高残杀性的抗肿瘤化合物。
使用手性催化剂合成的卟吩酮含量可以达到70％的对映选择性。
这个方法可以用于其他的药物分子，它对减少药物众多副作用有很多帮助。
②治疗丙型肝炎病毒丙型肝炎 (HCV) 是一种全球性疾病。
手性催化剂已被证明在 HCV 的治疗中非常有效。
例如，HCV NS5B RNA多肽酶是一种用于治疗 HCV 的酵素抑制剂。
使用手性催化剂合成的这种药物含量可以达到90％以上的对映选择性。
③治疗神经失调疾病手性催化剂还可以用于治疗神经失调疾病，例如帕金森病和阿尔茨海默病。
目前，使用手性催化剂制备的单体酰胺酶抑制剂可以遏制氨基酸在体内的代谢，从而有一定的医疗效用。
结论总的来说，手性催化剂在药物合成中的研究是非常有前途的。
对新型手性催化剂的开发和结构优化可以用于开发新药，促进医药领域的发展。
未来随着发展，它肯定会发挥更大的作用，提高人类的生活质量。
手性化合物苊醌的合成及性能研究
一、绪论（一）生物催化手性合成的产生与发展手征性是一切生命的基础。
因此人体及动植物对药物等有精确的手性识别作用。
旋光性化合物通常只有一种对映体具有特定的生理活性，其它异构体则无此活性，甚至有毒副作用。
60年代欧洲和日本一些孕妇因服用镇静剂外消旋沙利度胺而造成数千计的胎儿畸形，成为医药史上一个悲剧[1]。
随着社会的发展，人们对单一旋光物质的需求将会越来越高。
在这种需求下，生物催化技术得到了进一步的应用。
生物催化的手性合成是指利用纯酶或生物有机体催化无手性、潜手性化合物转变成为手性产物的过程。
生物催化中常用的有机体主要是微生物，其本质是利用微生物细胞内的酶催化非天然有机化合物的生物转化。
固定化酶和固定化细胞技术可使生物催化反应在固定床内连续进行生物转化，这将使生物催化法具有工业化应用价值。
因为生物催化的手性合成具有反应条件（温度、压力和pH值）温和、环境友好、效率高和高选择性的特点，使它成为当今手性合成方法研究的热点和发展方向。
人类利用细胞内酶作为生物催化剂实现生物转化已有几千年的历史了。
我国劳动人民在距今约8000年至4500年间，已发明了制曲酿酒工艺，在2500年前的春秋战国时期，已能制酱和醋。
在酿酒工艺中，利用霉菌淀粉酶对谷物淀粉进行糖化，然后利用酵母菌进行酒精发酵。
真正对酶的认识和应用还要归功于近代科学技术的发展。
酶这一术语在1867年由库内创造用以表述催化活性。
1894年，菲舍尔提出了“锁钥学说”用来解释酶作用的立体专一性。
1897年布赫奈纳等发现酵母的无细胞提取物也具有发酵作用，可以使葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳[2]。
这些工作为近代酶学奠定了基础。
1858年，巴斯得研究发现外消旋酒石酸铵在微生物酵母或灰绿青霉生物转化下，天然右旋光性（+）-酒石酸铵盐会逐渐被分解代谢，而非天然的（-）-酒石酸铵盐被积累而纯化，该过程被称为不对称分解作用，而巴斯得也成为手性化合物研究的先驱。
1906年，瓦尔堡采用肝脏提取物水解消旋体亮氨酸丙酯制备L-亮氨酸。
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手性分子的合成方法
及研究进展
学号：
班级：
姓名：
摘要：本文主要将手性药物的合成方法分为了两大类，并分别列举了一些方
法，其中详细介绍了手性源合成以及酶法获得手性化合物两种方法，并通过对方
法的介绍简述了手性化合物的研究进展。
关键词：手性化合物、合成、研究进展
手性是自然界最重要的属性之一，分子手性识别在生命活动中起着极为重要
的作用。同一化合物的两个对映体之间不仅具有不同的光学性质和物理化学性质,
而且它们具有不同的生物活性，比如在药理上,药物作用包括酶的抑制、膜的传
递、受体结合等,均和药物的立体化学有关；手性药物的对映体的生物学活性、
毒性、代谢和药物素质完全不同。获得手性化合物的方法，不外乎非生物法和生
物法两种。
一、非生物法
非生物催化主要是指采用化学控制等手段来获得手性化合物，它主要包括不
对称合成法、手性源合成、选择吸附拆分法、结晶法拆分、化学拆分法、动力
学拆分、色谱分离等。下面主要介绍手性源合成：
手性源合成或者手性底物的诱导，该方法被称为第一代手性合成方法,亦称
为底物控制法。它是通过底物中原有手性的诱导，在产物中形成新的手性中心。
可简略表述为：原料为手性化合物A*，经不对称反应,得到另一手性化合物B*，
即手性原料转化为反映产物。
美国 Scripps 研究所Wong等曾报道了利用阿拉伯糖来合成L-N-乙酰神经氨
酸的方法，该方法便是极其巧妙的利用了手性源合成。
阿拉伯糖是一个醛糖，它开环后的醛基与氨基化合物得到Schiff 碱中间体，
硼酸衍生物上的乙烯基以富电子碳原子于Schiff碱上的碳原子发生亲核进攻，得
到烯烃衍生物中间体，氨基用酸酐保护，总产率55%, de%为99%。烯烃衍生物
中间体与硝酮衍生物进行1,3偶极环加成，得到氮氧五元环化合物，加成过程立
体选择性较好，90%的产物是立体控制的。氮氧物五元环化合物经过脱质子化得
到西佛碱中间体，水解后即得到L-N-乙酰神经氨酸（如图）。
二、生物法
生物催化主要是指采用天然化合物、酶催化或微生物催化来获得手性化合物，
它主要包括从天然物中提取、酶法获得手性化合物、微生物法获得手性化合物、
应用催化抗体获得手性化合物、应用现代生物技术获得手性化合物等。下面主
要介绍酶法获得手性化合物：
酶作为生物催化剂，与化学催化剂相比具有更多的优点。它催化条件温和，
一般在接近中性的水溶液中和室温条件下催化反应；具有极高的催化效率和反应
速度，通常可比化学催化的反应高1010倍；更重要的是，酶催化具有高度的底物、
区域、位点和立体化学性，因此副反应少，产率很高。目前，利用酶催化反应制
备手性化合物的方法主要有以下几种，如表1所示：
表1 酶催化反应制备手性化合物的方法
类别 起始物 最大理论产率 酶 类
对映体拆分 外消旋产物或衍生物 50% 水解酶类, 氧化还原酶类
不对称合成 潜手性化合物 100% 裂解酶类, 连接酶类, 水解酶类, 氧化还原酶类
去外消旋化 外消旋底物 100% 解酶类, 氧化还原酶类, 裂解酶类, 异构酶类
手性集中 光学活性底物 100% 裂解酶类, 转移酶类
立体转化 消旋底物 100% 氧化还原酶类, 连接酶类
根据发表的文献统计，手性化合物和药物生物合成和拆分研究中各种酶的比
例是不一致的，水解酶应用较多。如果使用纯氧化还原酶催化，则需要在反应体
系中加入辅助因子，这在实际应用上是很不经济的。因此，获得手性化合物的方
法主要有酶法拆分和酶法不对称合成两种。
1、酶法拆分外消旋体
这种方法在医药和氨基酸工业中有较多应用。萘普生是一种销售额很高的非
甾体抗炎药物，其(S)构型抗炎活性是(R)异物体的28倍。以前市售的(S)一萘普生
是用化学拆分方法得到的，由于专利已经在1993年底失效。在此之前，多家公
司都在努力发展这一高值产品的制备新方法，特别是不对称合成方法，如孟山都
公司利用电化学方法及不对称氢化反应，杜邦公司利用不对称氢氰化反应；意大
利Zambon公司则利用缩酮的不对称溴化和重排反应颇具有实用价值。意大利的
Battistel等用固定于载体Amberlite XAD- 7上的圆柱状假丝酵母脂肪酶对 萘普生
的乙氧基乙酯进行水解拆分，并对温度、底物 浓度和产物抑制等进行了研究，
最后使用500ml的柱式反应器，在连续进行了1200h的反应后，得到了18kg的
光学纯(S)-萘普生，酶活性几乎无甚损失。
2、酶法不对称合成
近年来发展的生物不对称合成法是直接将前体转化为所需要的手性化合物，
产物光学活性纯度高，转化率可接近100%。因此该法更简单，更具有工业化价
值。
(S) - broxatherol 是自肾上腺素刺激剂，用于治疗哮喘，(S)对映体的疗效至少
是(R)对映体的 100倍。利用布氏热厌氧菌Ther- moaerobium brockii的醇脱氢酶
(TBADH)将化合物的羰基选择性还原产生(S) - broxatherol。由于反应过程消耗辅酶
NADPH，需要在反应体系中加入异丙醇，作为电子给体在醇脱氢酶作用下将产生
的 NADP+ 还原，使NADPH再生，可以使目的反应继续下去。
尽管酶法获得手性化合物的研究和开发已取得长足的进步，但目前能真正用
这种方法制备并已用于工业化生产的手性化合物类型不够多，其主要原因有：(1)
可以利用的酶制剂品种有限；（2）酶在剧烈反应条件下容易失活；（3）酶制剂相
对较贵。所以，工业上一般采用微生物法来进行合成很少直接采用酶法。
三、结束语
近年来，双金属催化方法取得了相当大的进展，已经证明双功能或多功能协
同作用的不对称催化在各种各样的对映选择性反应中的高效性，一些关于选择性
或活性的独特发现体现了双金属催化剂协同活化底物的潜在优势．另外，由手性
科学产生出的不对称合成方法学，如不对称放大，手性活化、手性组合化学、手
性固载，手性有机小分子催化等概念也将为手性药物的发展提供新的研究方向。
相信手性化合物的合成方法将继续成为21世纪有机化学研究的热点，并将进一
步拓展到超分子化学和化学生物学的研究中，并将在高技术领域发挥重要作用。
参考文献: 徐寿昌主编, 有机化学, 北京: 高等教育出版社, 1986, 322-340.
汪小兰编, 有机化学, 高等教育出版社, 1994
王乃兴，利用天然手性源合成复杂手性化合物的方法，2009-