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手性化合物研究方向

点击数:51952013-12-11 09:18:48 来源: 武汉励合化学新材料有限公司,专注手性化合物的研究与生产

新闻摘要:手性催化研究在过去几十年中已经取得了巨大的成功,是目前化学学科最为活跃的研究领域之一。实现催化剂的高效率、高选择性是手性催化反应工业应用的关键,在未来的研究中,只有更多的手性催化技术得到真正应用,才能使得学科发展更具有活力。进一步加强学术界与企业界的合作,无疑将会进一步促进学术界更深入的研究工作。

手性催化研究在过去几十年中已经取得了巨大的成功,是目前化学学科最为活跃的研究领域之一。近年来,包括我国研究人员在内的科学家又在制备新型手性催化剂、发展新的高效的手性催化反应、以及相关新概念和新方法等研究方面取得了新的重要进展。但总体而言,实用和高效的手性催化合成方法依然处于发展的初期阶段,真正在手性工业合成中得到应用的技术还十分有限。2001年诺贝尔奖获得者Noyori教授指出:“未来的合成化学必须是经济的、安全的、环境友好的以及节省资源和能源的化学,化学家需要为实现‘完美的反应化学’而努力,即以100%的选择性和100%的收率只生成需要的产物而没有废物产生”。手性催化合成作为实现“完美合成化学”的重要途径之一,目前还有许多科学问题有待解决,比如:1)手性催化剂的立体选择性及催化效率问题;2)手性催化剂结构的创新性问题,也就是具有自主知识产权的、新型高效的手性催化剂的创制问题;3)受限环境中手性诱导的规律性问题;4)手性诱导过程中多因素控制的复杂性问题等。当然还包括关于生命起源中手性的起源和均一性等重大基本科学问题。其中,手性催化剂是手性催化研究中的最核心科学问题。目前对于手性催化剂的研究,还缺乏系统的理性指导以及规律性可循,手性催化剂及高效催化反应的开发大都凭借经验、运气和坚持不懈努力。因此,要实现手性催化反应的高选择性、高效率,需要从基础研究入手,通过理论、概念和方法的创新,解决这一挑战性问题。

实现催化剂的高效率、高选择性是手性催化反应工业应用的关键,在未来的研究中,只有更多的手性催化技术得到真正应用,才能使得学科发展更具有活力。进一步加强学术界与企业界的合作,无疑将会进一步促进学术界更深入的研究工作。因此,从基础和应用两个方面考虑,手性催化研究领域应该重视的发展方向包括如下几个非常具有挑战性的中心研究课题:

  • 1)新型配体与手性催化剂体系设计:发展具有原始创新性骨架的新型手性配体和催化剂,研究配体和催化剂的刚性、电性和立体效应对催化反应影响的规律性,发展高效的手性催化合成方法;
  • 2)金属络合物手性催化:利用手性活化、分子识别与组装原理,采用组合方法,发展手性双功能金属络合物以及多组分配体金属络合物催化剂新体系,在此基础上发展全新的高效、高选择性不对称碳-碳和碳-杂原子键形成反应,并应用到生物活性分子和天然产物合成中,为生物活性分子和天然产物合成发展高效、原子经济和绿色的合成方法;
  • 3)生物酶手性催化:利用细胞催化系统,建立和发展新型生物催化反应,揭示反应的机理;研究组合生物催化、生物催化与金属催化的结合,发展化学和生物催化相结合的方法,并应用于一些重要手性分子的合成;
  • 4)有机小分子手性催化:发展新型的有机小分子手性催化剂,研究有机小分子催化反应机制,通过揭示有机小分子手性催化过程中手性传递、诱导和放大的本质,提高催化效率和拓展新的催化反应类型;
  • 5)微、纳米尺度多相手性催化:设计合成新型的微、纳尺度固体手性催化材料,研究受限环境中手性诱导的规律性,发展包括手性光化学反应在内的高效手性催化反应,为均相手性催化剂的负载和实用化提供新的途径,这也是实现手性技术工业应用的重要途径;
  • 6)手性催化中的新概念、新方法:突破传统思路,运用分子识别与组装以及模拟酶催化的原理,综合考虑催化过程中的多中心活化、多手征因素控制以及微环境效应,进行新型手性催化剂的设计,实现从非手性分子到手性合成,提出和发展手性催化的一些新概念和新方法,为手性催化研究提供理论指导。


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