سنتز نامتقارن
سنتز نامتقارن، با استفاده از کاتالیزورها، کمکیها یا واکنشگرهای کایرال برای کنترل مرکز فضایی جدید، به طور ترجیحی یک انانتیومر از یک محصول کایرال را تولید میکند.
Definition
سنتز نامتقارن عبارت است از تهیه یک ترکیب کایرال به صورت یک انانتیومر منفرد (یا با خلوص انانتیومری) به وسیله یک تأثیر کایرال که دو نتیجه فضایی شیمیایی ممکن را از یکدیگر متمایز میکند.
Scope
این موضوع راهبردهای سنتز نامتقارن — کمکیهای کایرال، واکنشگرهای کایرال، و واکنشهای نامتقارن کاتالیزوری — شامل هیدروژناسیون نامتقارن، اپوکسیداسیون، و ارگانوکاتالیز، و اندازهگیری انانتیوسلکتیویته با استفاده از خلوص انانتیومری را پوشش میدهد.
Core questions
- چگونه یک کاتالیزور یا کمکی کایرال میتواند یک واکنش را به سمت یک انانتیومر خاص سوق دهد؟
- چرا سنتز نامتقارن کاتالیزوری در مقایسه با استفاده از واکنشگرهای کایرال استوکیومتری از ارزش ویژهای برخوردار است؟
- انانتیوسلکتیویته چگونه کمیسازی و بهبود مییابد؟
Key theories
- سنتز نامتقارن کاتالیزوری
- یک کاتالیزور کایرال زیر-استوکیومتری، حالتهای گذار انانتیومری را متمایز میکند و خلوص انانتیومری بالایی را از مواد اولیه آکایرال ارائه میدهد؛ نمونههای برجسته شامل هیدروژناسیون و اپوکسیداسیون نامتقارن هستند.
- کمکیهای کایرال و ارگانوکاتالیز
- کمکیهای کایرال به طور موقت به یک سوبسترا متصل میشوند تا استریوشیمی را هدایت کنند و سپس حذف میشوند، در حالی که ارگانوکاتالیزورهای مولکول کوچک، کنترل انانتیومری را از طریق حالتهای گذار کاملاً تعریف شده و بدون فلزات به دست میآورند.
Mechanisms
انانتیوسلکتیویته زمانی ایجاد میشود که یک محیط کایرال، دو حالت گذار دیاستریومری را که منجر به محصولات انانتیومری میشوند، از نظر انرژی نابرابر کند. کاتالیزورهایی مانند کمپلکسهای فسفین-فلز کایرال یا ارگانوکاتالیزورهای آمینی، یک حفره کایرال تعریفشده ارائه میدهند که یک رویکرد سوبسترا را ترجیح میدهد، در حالی که کمکیهای کایرال، انانتیوانتخاب را به یک دیاستریوانتخاب قابل کنترلتر تبدیل میکنند.
Clinical relevance
از آنجا که انانتیومرهای دارویی میتوانند در فعالیت و ایمنی تفاوت زیادی داشته باشند، سنتز نامتقارن برای تولید کارآمد داروهای تکانانتیومر حیاتی است؛ اهمیت این حوزه با جایزه نوبل سال ۲۰۰۱ به نولز، نویوری و شارپلس و جایزه سال ۲۰۲۱ برای ارگانوکاتالیز نامتقارن به رسمیت شناخته شد.
History
هیدروژناسیون نامتقارن نولز، سنتز صنعتی L-DOPA را ممکن ساخت؛ نویوری و شارپلس روشهای کاتالیزوری نامتقارن را به طور گستردهای توسعه دادند، و ظهور بعدی ارگانوکاتالیز (لیست و مکمیلان) بُعدی بدون فلز به آن افزود که نشاندهنده دههها پیشرفت به رسمیت شناخته شده توسط نوبل است.
Key figures
- William S. Knowles
- Ryoji Noyori
- K. Barry Sharpless
- Benjamin List
- David MacMillan
Related topics
Seminal works
- noyori2002
- careysundberg2007b
Frequently asked questions
- خلوص انانتیومری چیست؟
- خلوص انانتیومری (ee) درصدی است که یک انانتیومر در یک مخلوط از دیگری بیشتر است؛ ee 90 درصد به این معنی است که 95 درصد یک انانتیومر و 5 درصد دیگری وجود دارد، و این معیار استاندارد برای سنجش میزان انتخابی بودن یک واکنش نامتقارن است.
- چرا سنتز نامتقارن کاتالیزوری اینقدر ارزشمند است؟
- یک کاتالیزور کایرال منفرد میتواند مقادیر زیادی از ماده آکایرال را به یک انانتیومر تبدیل کند، بنابراین کایرالیته به صورت کاتالیزوری تکثیر میشود نه اینکه به مقدار کامل استوکیومتری تأمین شود، که این امر فرآیند را اقتصادیتر و از نظر اتمی کارآمدتر میکند.