비대칭 합성
비대칭 합성은 키랄 촉매, 보조제 또는 시약을 사용하여 새로운 입체 중심을 제어함으로써 키랄 생성물의 한 거울상 이성질체를 우선적으로 생성합니다.
Definition
비대칭 합성은 두 가지 가능한 입체화학적 결과를 구별하는 키랄 영향에 의해 키랄 화합물을 단일 거울상 이성질체(또는 거울상 이성질체 과량으로)로 제조하는 것입니다.
Scope
이 주제는 비대칭 합성의 전략, 즉 키랄 보조제, 키랄 시약 및 촉매 비대칭 반응(비대칭 수소화, 에폭시화 및 유기촉매 포함)과 거울상 이성질체 과량에 의한 거울상 선택성 측정을 다룹니다.
Core questions
- 키랄 촉매 또는 보조제가 어떻게 반응을 한 거울상 이성질체 쪽으로 편향시킬 수 있습니까?
- 촉매 비대칭 합성이 화학량론적 키랄 시약을 사용하는 것과 비교하여 특히 가치 있는 이유는 무엇입니까?
- 거울상 선택성은 어떻게 정량화되고 개선됩니까?
Key theories
- 촉매 비대칭 합성
- 화학량론적 이하의 키랄 촉매가 거울상 이성질체 전이 상태를 구별하여 비키랄 출발 물질로부터 높은 거울상 이성질체 과량을 제공합니다. 대표적인 예로는 비대칭 수소화 및 에폭시화가 있습니다.
- 키랄 보조제 및 유기촉매
- 키랄 보조제는 입체화학을 지시하기 위해 기질에 일시적으로 부착된 후 제거되며, 소분자 유기촉매는 금속 없이 잘 정의된 전이 상태를 통해 거울상 제어를 달성합니다.
Mechanisms
거울상 선택성은 키랄 환경이 거울상 이성질체 생성물로 이어지는 두 가지 부분입체 이성질체 전이 상태의 에너지를 불균등하게 만들 때 발생합니다. 키랄 포스핀-금속 복합체 또는 아민 유기촉매와 같은 촉매는 기질의 한 접근을 선호하는 정의된 키랄 포켓을 제공하는 반면, 키랄 보조제는 거울상 선택을 더 제어 가능한 부분입체 선택으로 전환합니다.
Clinical relevance
약물 거울상 이성질체는 활성 및 안전성 면에서 크게 다를 수 있으므로, 비대칭 합성은 단일 거울상 이성질체 의약품을 효율적으로 생산하는 데 중요합니다. 이 분야의 중요성은 2001년 Knowles, Noyori, Sharpless에게 수여된 노벨상과 2021년 비대칭 유기촉매에 대한 노벨상으로 인정받았습니다.
History
Knowles의 비대칭 수소화는 L-DOPA의 산업적 합성을 가능하게 했습니다. Noyori와 Sharpless는 촉매 비대칭 방법을 광범위하게 확장했으며, 이후 유기촉매의 부상(List와 MacMillan)은 금속 없는 차원을 추가하여 수십 년간 노벨상으로 인정받은 발전을 이루었습니다.
Key figures
- William S. Knowles
- Ryoji Noyori
- K. Barry Sharpless
- Benjamin List
- David MacMillan
Related topics
Seminal works
- noyori2002
- careysundberg2007b
Frequently asked questions
- 거울상 이성질체 과량(enantiomeric excess)이란 무엇입니까?
- 거울상 이성질체 과량(ee)은 혼합물에서 한 거울상 이성질체가 다른 거울상 이성질체를 초과하는 백분율입니다. 90%의 ee는 한 거울상 이성질체가 95%, 다른 거울상 이성질체가 5%를 차지한다는 것을 의미하며, 이는 비대칭 반응의 선택성을 측정하는 표준입니다.
- 촉매 비대칭 합성이 왜 그렇게 높이 평가됩니까?
- 단일 키랄 촉매는 많은 양의 비키랄 물질을 하나의 거울상 이성질체로 전환할 수 있으므로, 키랄성은 완전한 화학량론적 양으로 공급되는 것이 아니라 촉매적으로 증폭되어 공정을 더 경제적이고 원자 효율적으로 만듭니다.