固体表面的手性修饰(化学制药文献翻译)介绍.doc

固体表面的手性修饰：分子观点 使用手性药物的固体表面改性也许是赐予多相催化剂的手性的最有前途的途径，并且可以大大加快廉价、清洁的手性化合物合成的进程。不幸的是，尽管在医药，农业，精细化工等产业中有充裕的利益需求，但目前仍没有已确定的可行的手性异构催化剂在实际应用中得到使用。表面手性修饰已被证明依赖于复杂的方式和大量的参数，这使不对称多相催化剂的实证发展几乎是不可能有所进展，因而我们需要一个更全面的方法来更好地操纵这样一个多元的领域。为了解决这个问题，表面科学组最近集中注意力关注于基本分子水平上了解所涉及的化学。在这里，我们提出了这一研究领域的简短最先进的国家报告，重点是介绍我们自己的小组所取得的进展。 介绍 手性化学的概念，有着悠久的历史，这个认识可以追溯到1848年路易·巴斯德发现在酒石酸铵钠水合物晶体存在两个可区分的对映体。他注意到虽然双方的物理和化学性质晶体类型是相同的，但是它们各自产生相反轻旋转（D，或右旋，从拉丁语上意味着向右，和L，或左旋的，来自拉丁语，这意味着左）方向。由于巴斯德的观察，对某些物质的光学活性分子的解释，已经让1812年巴蒂斯特·比奥的报道成为可能。事实上，两种类型的晶体的存在很快被联系到两种可能的方式来安排四个不同围绕一个给定的四面体碳原子取代（R（右），和S的（左））的可能途径，在1904开尔文勋爵命名其为手性. 此后不久，当巴斯德额外的研究表明，酒石酸这种物质它的两个类型的晶体只有一个可以被成功送入微有机体证明了许多有机化合物，我们现在所说的对映体，手性形式存在的生物学意义很明显。他也认识到活的生物系统一般不产生外消旋的化合物（50:50），而是产生光学纯（100:0）的混合物。这手性偏好在生物学中普遍存在，并体现在许多方面。例如，天然（L） - 天冬酰胺，是苦涩的，而人工（D）天门冬是甜的；（D）-柠檬油精闻起来像桔子的气味，但（L） - 柠檬油精有松树，松节油气味。 这种生物体的异构选择的起源至今仍是一个有争议的问题（可能涉及一些手性表面化学的知识）比较明确的是，它需要一个对称选择性方法来设计医药药品和农业产品。五十年代和六十年代的沙利度胺的引进，以控制孕妇呕吐反应这一事件说明了手性药物设计的重要性。后来发现，这种分子（ R）的对映体具有理想的治疗效果，对应的（S ）会导致严重的出生缺陷，其中有数以万计的胎儿畸形的报道的案件，使这种药物从市场上消失。其他的例子包括在药品生产中对对映体纯度要求严格的乙胺丁醇，其中一种对映体可以用于治疗肺结核（其他的对映体会造成的失明）;萘普生， 一种对映体被用来治疗关节炎疼痛（其他的可引起肝中毒） 。目前，制作和销售单一对映的体金额超过$ 160亿美元，占全球药品销售利润近一半，包括占销售利润大部分的立普妥，舒降之，氯吡格雷等.到2006年美国食品和药物管理局批准的药品80％小分子的手性药物， 75％为单一对映体。 制造光学纯化学品有很多种方法，包括与其他手性化合物反应和外消旋混合物的色谱分离。这些方法中，不对称催化也许是较有前途的方法，因为立体化学反应由少量催化剂即可控制，因此产生的过程成本低并且环保。目前均相不对称催化剂，以手性金属配合物为典型,被广泛应用. 然而这种方法也存在着分离纯化和回收利用等问题亟待解决。这使用异不对称催化剂在未来将是有利的。不幸的是，多相手性催化领域还没有上升到这一层次。 历史上，首次尝试实现多相手性催化涉及到具有催化活性的金属或金属氧化物的沉积，如手性支持物石英，纤维素，蚕丝，或人工合成的手性聚合物。然而，这些结果里没有可接受的立体选择性. 其他方法包括在高表面积的支持物表面锚定均相催化剂和使用固有的手性表面，但再一次的，这些方法尚未导致任何一个不对称催化的成功例子。迄今最有前途的途径除了少量的手性分子（手性修饰符）就是传统催化剂对映选择性反应混合物。 这手性修饰方法确实成功地证明了对某一族反应，酒石酸在镍催化剂作用下对β-酮酸酯加氢改性，和金鸡纳生物碱在铂族金属作用下对à-酮酸酯加氢修改。不幸的是，没有一个反应得以在实际应用中大量使用。此外，由于已知的系统的复杂性，将其推广到其他反应物或其他催化剂受到限制; 成功的案例对变化着的反应物，催化剂，改性剂，溶剂和/或反应条件的方式等条件相当敏感,这使之难以预测。为了进一步推动这一领域的发展，并能够从最基本原则来设计新的手性催化过程,一个在分子水平上对手性催化的表面改性是如何发生的认识是必要的。分子水平上的认知虽然困难，但至少在对部分机理研究与手性过渡金属配合物，酶和其他简单的模型的研究仅能提供有限的帮助。幸运的是，对于在表面科学的持续性研究的增加，为解决这些问题奠定了些许基础。我们尤其一直致力于对与表面化学的发展相联系的手性表面改性的基本研究。在这篇文章中，我们提供了迄今达成的主