手性刘易斯酸

手性刘易斯酸（CLA）是刘易斯酸催化剂的一种类型。这些酸在与底物反应时影响底物的手性。在这种反应中，合成有利于形成特定的对映体或非对映体。

该方法是一种对映选择性不对称合成反应。由于它们影响手性，因此从光学不活跃或混合的起始材料中产生光学活性产品。这种优先形成一个对映体或非对映体而不是另一个对映体的类型，正式称为不对称诱导。

在这种路易斯酸中，接受电子的原子通常是一种金属，如铟、锌、锂、铝、钛或硼。用于合成这些酸的手性改变配体通常有多个路易斯基点（通常是二醇或二氮结构），允许形成涉及金属原子的环状结构。几十年来，非手性刘易斯酸已被用于促进无数不同反应中外消旋混合物的合成。

自20世纪60年代以来，化学家已经使用手性路易斯酸来诱导对映选择性反应。当需要的产品是一个特定的对映体时，这是非常有用的，在药物合成中很常见。

常见的反应类型包括Diels-Alder反应、烯反应、[2+2]环加成反应、醛的氢氰化反应，以及最引人注目的Sharpless环氧化反应。

CLA的对映选择性来自于其扰乱自由能垒的能力，以及导致R-或S-对映体的反应坐标途径。地面状态的非对映体和对映体在地面状态下具有相同的能量，当与非手性路易斯酸反应时，其非对映体的中间产物、过渡状态和产物也具有相同的能量。

这导致了外消旋体混合物的产生。然而，当CLA用于同一反应时，一种非对映体形成的能量障碍比另一种非对映体形成的能量障碍要小；反应是在动力学控制之下。

如果非对映体过渡状态之间的能量屏障差异足够大，那么就会观察到一种异构体的高对映体过剩。不对称合成Diels-Alder反应Diels-Alder反应发生在共轭二烯和烯烃（通常称为亲二烯）之间。

这种环加成过程允许立体选择地形成能够拥有多达四个连续的立体中心的环。Diels-Alder反应可导致形成各种结构异构体和立体异构体。分子轨道理论认为，内向过渡态，而不是外向过渡态，更受青睐（内向加成规则）。

另外，增强的二级轨道相互作用也被认为是增强内向非对映选择的来源。通常情况下，CLA被用来激活亲二烯。

典型的CLA催化剂是由一个Mg2+中心通过连接一个二元磷酸酯而变成手性的。CLA已被应用于一些分子内Diels-Alder反应。由二乙基氯化铝和下面的"拱形"双芳基配体产生的复合物，可以催化环戊二烯和甲基丙烯醛之间的对映选择性Diels-Alder反应。

手性配体通过硅胶色谱法被定量回收。手性（酰氧基）硼烷（CAB）复合物能有效地催化一些醛类Diels-Alder反应。核磁共振谱学实验表明，醛和芳基环的距离很近。

芳基和醛之间的Pi堆积被认为是赋予环化反应高对映选择性的一个组织特征。布朗斯特酸辅助手性路易斯酸（BLA）催化了许多二烯-醛环化反应。

在醛化反应中，产物的非对映选择性通常由烯醇的几何形状决定。Zimmerman-Traxler模型预测，Z型烯酸酯将得到合成产物，而E型烯酸酯将得到反产物。

由锡基CLA催化的反应允许产品偏离这一模式。具有R和S催化剂对映体的反应的过渡结构是。Baylis-Hillman反应Baylis-Hillman反应是一条在α、β不饱和羰基和醛之间形成C-C键的路线，它需要一个亲核催化剂，通常是叔胺，进行Michael型加成和消除。这些反应的立体选择性通常很差。

含镧（III）的CLA已被证明可以提高立体选择性。同样，也可以使用手性胺来实现立体选择性。使用手性催化剂的反应得到的产品产率很高，而且具有很好的对映选择性。

手性路易斯酸已被证明在烯反应中是有用的。