手性催化劑
手性催化劑就是含有手性C原子的催化劑，它在一些合成反應中具有舉足輕重的作用。
目錄
簡介
手性是自然界的基本屬性之一，與生命休戚相關。近年來，人們對單一手性化合物（如手性醫藥和農藥等）及手性功能材料的需求推動了手性科學的蓬勃發展。手性物質的獲得，除了來自天然以外，人工合成是主要的途徑。外消旋體拆分、底物誘導的手性合成和手性催化合成是獲得手性物質的三種方法，其中，手性催化是最有效的方法，因為他能夠實現手性增殖。一個高效的手性催化劑分子可以誘導產生成千上萬乃至上百萬個手性產物分子，達到甚至超過了酶催化的水平。2001年，諾貝爾化學獎授予了三位從事手性催化研究的科學家Knowles、Noyori和Sharpless，以表彰他們在手性催化氫化和氧化方面做出的開拓性貢獻，同時也彰顯了這個領域的重要性以及對相關領域如藥物、新材料等產生的深遠影響。 [1] 手性配體和手性催化劑是手性催化合成領域的核心，事實上手性催化合成的每一次突破性進展總是與新型手性配體及其催化劑的出現密切相關。2003年，美國哈佛大學Jacobsen在美國《Science》雜誌的視點欄目上發表論文，對2002年以前發展的為數眾多的手性配體及催化劑進行了評述，共歸納出八種類型的「優勢手性配體和催化劑（Privileged chiral ligands and catalysts）」。例如：2001年諾貝爾獎獲得者Noyori發展的BINAP系列手性催化劑就是其中一例。BINAP與金屬銠和釕形成的配合物已被證明是許多前手性烯烴和酮的高效催化劑，其中，BINAP的釕-雙膦/雙胺催化劑成功地解決了簡單芳基酮的高效、高選擇性氫化，催化劑的TOF高達60次/秒（即一個催化劑分子每秒可以催化轉化60個底物分子），TON高達230萬（即一個催化劑分子總共可以催化轉化230萬個底物分子），是目前最高效的手性催化劑體系。[2]
評價
實用和高效的手性催化合成方法依然處於發展的初期階段，真正在手性工業合成中得到應用的技術還十分有限。2001年諾貝爾獎獲得者Noyori教授指出：「未來的合成化學必須是經濟的、安全的、環境友好的以及節省資源和能源的化學，化學家需要為實現『完美的反應化學』而努力，即以100%的選擇性和100%的收率只生成需要的產物而沒有廢物產生」。手性催化合成作為實現「完美合成化學」的重要途徑之一，目前還有許多科學問題有待解決，比如：1）手性催化劑的立體選擇性及催化效率問題；2）手性催化劑結構的創新性問題，也就是具有自主知識產權的、新型高效的手性催化劑的創製問題；3）受限環境中手性誘導的規律性問題；4）手性誘導過程中多因素控制的複雜性問題等。當然還包括關於生命起源中手性的起源和均一性等重大基本科學問題。其中，手性催化劑是手性催化研究中的最核心科學問題。目前對於手性催化劑的研究，還缺乏系統的理性指導以及規律性可循，手性催化劑及高效催化反應的開發大都憑藉經驗、運氣和堅持不懈努力。因此，要實現手性催化反應的高選擇性、高效率，需要從基礎研究入手，通過理論、概念和方法的創新，解決這一挑戰性問題。
視頻
萬能」手性催化劑