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1、山西师范大学学报(自然科学版)第17卷第2期JournalofShanxiTeacher′sUniversityVol.17No.22003年6月NaturalScienceEditionJune2003文章编号:1009-4490(2003)02-0064-06不对称合成的研究与发展梁丽华(山西师范大学化学与材料科学学院,山西临汾041004)摘要:不对称合成是当前有机化学研究的热点和前沿.本文简要综述有机不对称合成在医药、材料等领域的研究应用及近年来催化不对称合成的发展.关键词:手性;不对称合成;催化剂+中图分类号:O621.34文献
2、标识码:A[1]Louispasteur在100多年前曾指出:宇宙是非对称的,如果把构成太阳系的全部物体置于一面跟随着它们的各种运动而移动的镜子前面,镜子中的影像不能和实体重合.……生命由非对称作用所主宰.在漫长的化学演化过程中,地球上出现了无数手性化合物构成生命体的有机分子,无论在种类上或在数量上,绝大多数是手性分子.手性分子的对映体可以有几手完全相同的物理化学性质,甚至有相同的光谱,但是它们之间仍然存在有重要的差别,那就是和其它手性分子间反应性的差别.在自然界中存在许多光学对映体,这些物质就象人的左右手,立体结构对称,左右相反,绝不能
3、重合.其气味、味道以及作用都大相径庭:一方有益,而另一方就有害.因此寻求和研究有利于对映体之一的合成方法,特别是得到所需要的纯粹单一对映体的化学合成方法不对称合成成为当前有机化学研究的热点与前沿.1手性和不对称合成我们周围的世界是手性的,构成生命体系的生物大分子的大多数重要的构件仅以一种对映形态存在.生命体系有极强的手性识别能力,不同构型的立体异构体往往表现出极不相同的生理效能.例如药物的两个对映体以不同的方式参与作用并导致不同的效果.生物体的酶和细胞表面受体是手性的,外消旋药物的两个对映体在体内以不同的途径被吸收,活化或降解.这两种对映
4、体可能有相等的药理活性;或者一种可能是活性的,另一种可能是无活性[2]的甚至有毒的,或者二者可能有不同程度或不同种类的活性.例如我们所熟悉的氯霉素,其中的D-对映体具有杀菌作用,而L-对映体却完全没有药效.有时一对对映体在体内可能具有相反的作用,这可以用在20世纪60年代发生在欧洲的一个悲剧来说明:外消旋的反应收稿日期:2003-02-08作者简介:梁丽华(1953—),女,北京人,山西师范大学化学与材料科学学院副教授,主要从事结构化学方面的研究.第2期梁丽华:不对称合成的研究与发展65停(Thalidomide)曾是镇静剂和止吐药,用作
5、减轻孕妇早期妊娠反应的药物,后来才发现有些曾服用过这种药的孕妇产下了畸形婴儿,进一步的研究表明,其致畸形是由该药的(S)-异[3]构体所引起的,而(R)-异构体被认为即使在高剂量时在动物中也不引起畸变.图1药物分子反应停其它如天然的(—)—尼古丁的毒性要比(+)—尼古丁大得多.此外广泛应用于农业的手性除草剂、杀虫剂和植物生长调节剂同样表现出强烈的生物识别作用.在生物体系中,立体异构体识别是极明显的,一般就手性化合物而言,可能有四种不同的行为:(1)只有一种异构体具有所希望的生物活性,而另一种没有显著的生物活性;(2)两种对映体都有等同的或
6、近乎等同的定性和定量的生物活性;(3)两种对映体具有定量上等同的但定性上不同的活性;(4)各对映体具有定量上不同的活性.图2是这些现象的说明,例如它们可能有不同的味道,不同的气味,最重要的是各对映体可能表现出不相同的生理行为.(R)—天冬酰胺有甜味,而天然的(S)—天冬酰胺则是苦的;(S)—(+)—香芹酮有芫荽的香味,而其(R)—异构体则有留兰香的香味;(R)—(+)苎烯有香橙气味,而其(S)—(—)—烯则呈柠檬气味,这是因为人的嗅觉起决定性作用的受体也是由手性分子构成的,而手性分子在相互作用时要求必须是手性匹配.不少昆虫具有对某种气味的
7、异常敏感性,求偶时释放的性吸引剂有时就是手性物质.舞毒蛾性引诱素是舞毒蛾的性信息素,对映体之一能够吸引雄性果蝇,而它的镜象分子却只能够吸引雌性果蝇,(S)—[4]普萘洛尔在化疗中用作B—受体阻断药,它比其(R)—异构体的活性高98位.基于以上这些原因,获得对映纯的化合物对于化学的、生物的或药学的应用目的是必要的.目前有机合成化学的重点主要是在不对称合成方面,其主要兴趣是在制药、材料等领域,在药学上,服用对映纯药物可减少剂量和代谢负担,提高剂量的幅度并拓宽用途,对药物动力学及剂量能有更好的控制,在剂量选择时更有信心,减少与其他药物的相互作用
8、,提高活性并减少剂量,提高专一性并降低由其对映体引起的可能的副作用,近几年单[6]一对映体药每年均以10%以上的速度增长.2手性催化剂控制的不对称合成手性不对称合成的方法大致可以分为四种,当今
