基本介紹
- 中文名：手性溶劑
- 外文名：chiral solvent
- 類型：溶劑
- 領域：化學
定義,相關概念,套用,手性合成中的套用,手性拆分中的套用,
定義
相關概念
手性分子，是化學中結構上鏡像對稱而又不能完全重合的分子。碳原子在形成有機分子的時候，4個原子或基團可以通過4根共價鍵形成三維的空間結構。由於相連的原子或基團不同，它會形成兩種分子結構。這兩種分子擁有完全一樣的物理和化學性質。但是從分子的組成形狀來看，它們依然是兩種分子。這種情形就像鏡子裡和鏡子外的物體那樣，看上去互為對應，可是由於是三維結構，它們不管怎樣旋轉都不會重合，就如同人們的左手和右手。這兩種分子具有手性，所以叫手性分子。由於這兩種分子互為同分異構體，所以這種異構的形式稱為手性異構，有R型和S型兩類。
分子的旋光性就是當光通過含有某物質的溶液時，使經過此物質的偏振光平面發生旋轉的現象。它可通過存在鏡像形式的物質顯示出來，這是由於物質記憶體在不對稱碳原子或整個分子不對稱的結果。由於這種不對稱性，物質對偏振光平面有不同的折射率，因此表現出向左或向右的旋光性。利用旋光性可以對物質（如某些糖類）進行定性或定量分析。
套用
手性合成中的套用
手性合成就是通過底物分子的非手性部分與試劑作用後轉變成手性部分，得到不等量的立體異構體的反應。手性合成是近代有機合成中一個很活躍的領域，研究工作一直很有進展。1968年諾爾斯首先套用手性催化劑催化烯烴的氫化反應，第一次實現了用少量手性催化劑控制氫化反應的對應選擇性。1980年，野一良治等發現了一類能夠適用於各種雙鍵化合物氫化的有效手性催化劑，現在這類手性催化劑已被廣泛地套用於手性藥物及其中間體的合成。1980年夏普萊斯發現用鈦和酒石酸二乙脂形成的手性催化劑可以有效的催化烯丙醇化合物的環氧反應，選擇性非常高。後來，他又發現了催化不對稱烯雙烴基化反應。2001年諾貝爾化學獎的授予者威廉·諾爾斯、野依良治巴里·夏普雷斯為合成具有新特性的分子和物質開創了一個全新的研究領域。
關於手性合成的方法大體可分為四種：偏振光照射法，生物化學法，手性溶劑和手性催化劑法，反應物的手性中心誘導法。這四種方法都是在手性因素的影響下利用立體選擇反應而實現手性合成的，只是手性因素有所不同。
從天然產物中提取
在某些生物體中含有具備生理活性的天然產物，可用適當的方法提取而得到手性化合物，某些手性藥物是從動植物中提取的胺基酸、萜類化合物和生物鹼。如：具有極強抗癌活性的紫彬醇最初是從紫彬樹樹皮中發現和提取的。
外消旋體拆分法
通過拆分外消旋體得到手性藥物是最常用的方法。目前報導的拆分方法有機械拆分法、化學拆分法、微生物拆分法和晶種結晶法等。其中化學拆分法是最常用和最基本的有效方法。
手性溶劑法
生物合成
生物催化的不對稱合成是以微生物和酶作為催化劑、立體選擇性控制合成手性化合物的方法。用酶作為催化劑是人們所熟悉的，它的高反應活性和高度的立體選擇性一直是人們夢寐以求的目標。
手性試劑法
手性試劑和前手性底物作用生成光學活性產物。目前，手性試劑誘導已經成為化學方法誘導中最常用的方法之一。如：q—蒎烯獲得的手性硼烷基化試劑已用於前列腺素中間體的製備。
催化不對稱合成法
在不對稱合成的諸多方法中，最理想的是催化不對稱合成。它具有手性增殖、高對映選擇性、經濟，易於實現工業化的優點。其中的手性實體僅為催化量，手性實體可以是簡單的化學催化劑或生物催化劑，選擇一種好的手性催化劑可使手性增值10萬倍。
手性拆分中的套用
外消旋體拆分法：是在拆分劑的作用下，將外消旋體拆分成對映體。因為化學法合成外消旋體比較簡單，這種方法成本相對較低，因而得到廣泛套用。據統計，大約有65% 的非天然手性藥物是由外消旋體或中間產物拆分得到的。
迄今，手性拆分技術主要有直接結晶拆分法、化學拆分法 、動力學拆分法 、色譜拆分法（含毛細管電泳法）和手性膜拆分法等五大類。
直接結晶拆分法需要手性溶劑。對於一個外消旋混合物，其兩種對映體常自發地以巨觀晶體分別析出，如果這些晶體可以用肉眼區別，那么就可在放大鏡的幫助下，用鑷子之類的工具將他們揀出分開，從而達到拆分的目的。這就是所謂的機械拆分法。機械拆分法的缺點是過於繁瑣，不能套用於外消旋化合物和外消旋固體溶液。Wynbery 等用 （ - ）-α- 蒎烯作溶劑， 通過直接結晶法拆分了類似七環雜螺烯的外消旋體。 但這種方法需要尋找特殊的手性溶劑，且適於拆分的外消旋混合物的範圍相當狹窄， 故實際工業生產的意義不大。
接種結晶拆分法是機械拆分法的改進。在一個熱的外消旋體混合物的飽和溶液中，加入適量的某一對映體的晶種，適當冷卻，則相當量的這一旋光性的對映體從外消旋混合物中析出。交替加入兩種對映體晶種，可以獲得兩種對映體分子對於不生成外消旋混合物的化合物，將其轉化成鹽，往往可以滿足要求，接種結晶拆分法工藝簡單，成本較低且效果較好，因此是比較理想的大規模拆分方法， 目前該法已經套用在大規模生產氯黴素、（ - ）- 薄荷醇以及抗高血壓藥甲基多巴等手性藥物上。 據統計， 這種選擇性接種結晶法占規模等於或者大於1 kg 的生產總量的1/5。但是在生產過程中為了使外消旋混合物飽和， 必須採用間斷式結晶， 這無疑延長了生產的周期， 增加了生產成本。
