不对称氢化

不对称氢化是一种在目标（底物）分子上添加两个氢原子的化学反应，具有三维空间的选择性。关键是，这种选择性不是来自目标分子本身，而是来自反应中存在的其他试剂或催化剂。这使得空间信息（化学家称之为手性）可以从一个分子转移到目标分子，形成单一对映体的产品。手性信息最常见的是包含在催化剂中，在这种情况下，单分子催化剂中的信息可能会转移到许多底物分子中，放大了手性信息的数量。类似的过程也发生在自然界，像酶这样的手性分子可以催化一个手性中心的引入，从而得到一个单一对映体的产品，例如细胞运作所需的氨基酸。通过模仿这一过程，化学家可以产生许多新型的合成分子，以特定的方式与生物系统相互作用，从而产生新的药物制剂和农业化学品。不对称氢化在学术界和工业界的重要性，使其两位先驱者--威廉-斯坦迪什-诺尔斯和野利亮司--获得2001年诺贝尔化学奖的一半。历史1956年，一种由钯沉积在丝绸上的异质催化剂被证明可以实现不对称的氢化反应。后来，在1968年，WilliamKnowles和LeopoldHorner的小组独立发表了使用均相催化剂进行不对称氢化的例子。虽然只表现出适度的对映体过剩，但这些早期反应显示了可行性。到1972年，对映体过量达到了90%，并开始使用这一技术对帕金森病药物L-DOPA进行首次工业合成。不对称氢化领域继续取得了一些显著的进展。亨利-卡根（HenriKagan）开发了DIOP，这是一种容易制备的C2-对称二磷，在某些反应中能产生高的电子效应。RyōjiNoyori介绍了用于不对称氢化极性底物的钌基催化剂，如酮类和醛类。随后，P,N配体的引入进一步扩大了C2对称配体的范围，尽管它们与缺乏旋转对称性的手性配体相比没有根本性的优势。

对于用铑配合物催化氢化，人们提出了两种主要的机理：不饱和机理和二氢机理。虽然区分这两种机制很困难，但对于不对称氢化来说，两者之间的差异相对来说并不重要，因为在任何立体化学信息转移到产物分子之前，两者都会汇聚到一个共同的中间体。不对称氢化的拟议机制在这些反应中，倾向于产生一种对映体而不是另一种对映体的现象常常被解释为配体和手性底物之间的立体相互作用。对这些相互作用的考虑导致了象限图的发展，其中封锁的区域用阴影框表示，而开放的区域则不填。在模拟的反应中，进入的烯烃上的大基团将倾向于填充图中的开放区域，而较小的基团将被引导到受阻区域，然后氢的传递将发生在烯烃的背面，固定了立体化学。

铑是xxx个被用于均相不对称氢化的金属，继续被广泛使用。用铑进行不对称氢化的目标通常需要一个靠近烯烃的配位基。虽然这一要求是一个限制，但许多类别的底物都具有这样的功能化，例如不饱和酰胺。Noyori不对称氢化反应是基于钌的。随后的工作在Noyori最初的催化剂模板的基础上进行了扩展，导致传统上困难的底物，如t-丁基酮和1-四酮被纳入钌催化剂的可行底物的氢化。基于钌和TsDPEN的转移氢化也获得了商业上的成功。铱催化剂对一些非传统的底物很有用，因为用Ru和Rh没有找到好的催化剂。非官能化烯烃是典型的案例，但也有其他例子，包括酮类。铱基催化剂的一个常见困难是它们在溶液中的三聚体化倾向。