【手性物普及系列 11.】

 (11. 手性物的来源 ③手性合成:）

早期人们通过普通的化学反应可以合成得到一些手性物，但那都是外消旋体，而不是单一的手性对映体。所以这不能算现代意义上的手性合成。比如工业合成的氯霉素是左旋体和右旋体的等量混合，故称为合霉素，显然它的药效只是左旋氯霉素的一半。

按照IUPAC的定义，手性合成也称不对称合成(Asymmetric synthesis)，或立体选择性合成、对映选择性合成。即是“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(化学试剂、催化剂、溶剂或物理因素)以不等量地生成立体异构产物的途径转化为手性单元”。得到的产物是一个光学纯较高的手性对映体，故称手性不对称合成。

天然产物中提取的手性物多为单一的手性对映体，说明在天然的植物或动物机体里是一个不对称的手性环境，在其中进行着不对称的生物化学合成，得到的自然是光学纯度较高的手性对映体。

于是人们可模仿生物中的手性环境，利用具有手性源的生物材料作为手性合成的前体，这即是最初的仿生手性合成。比如许多抗生素利用微生物发酵过程来得到一些发酵产物，均是临床应用的手性药物。因为微生物的新陈代谢是在酶的催化作用下实现的，由于酶的高度选择手性选择性，所以抗生素自然也是手性的。

还有手性源的材料多是外消旋体的手性物。通过手性不对称合成，可以有倾向性地产出优势对映体。从这个意义上说，手性合成也是一种外消旋体分离拆分的一种可行的技术方法。

仿生的手性合成被称为“绿色合成”。但它的最大局限是不能满足需要，不能产出一些特殊的手性物。为此人们发展了不对称催化反应，可以实现手性催化反应。也即是非手性的底物在手性催化剂的作用下可生成手性产物。

总之，手性合成经历了人类的认知和技术方法都在不断深化发展的过程。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( chirotechnology) 和不对称合成工艺。

2001年诺贝尔化学奖，颁给了美国的诺尔斯博士、日本的野依良治教授和美国的夏普莱斯教授。前二者的成就是发展了稀有金属的手性催化剂作用下实现手性催化氢化反应，而后者是独立发展了过渡金属的手性催化剂作用下实现手性催化氧化反应。

                                                                  丰都智愚河畔环境技术工作室