立體化學與手性
對映體拆分
你有一罐等量的兩個互為鏡像的分子混在一起,而你只想要其中一個的純品。令人頭疼的是,對映體幾乎共享所有物理性質——沸點相同、溶解度相同——所以普通的蒸餾和結晶無法把它們分開。把它們分進不同罐子的過程叫拆分,這需要一個巧妙的訣竅。
經典訣竅是請來一個手性幫手。你讓外消旋混合物與某種手性試劑的單一純對映體(「拆分劑」)反應。由於幫手本身是單手性的,兩個產物不再互為鏡像——它們成了非對映異構體,而非對映異構體確實具有不同的物理性質。現在普通分離就管用了:你把這兩個非對映異構體結晶或色譜分開,再用化學方法移除幫手,回收各自的純對映體。現代的替代方法則跳過化學步驟:手性色譜柱和手性溶劑充當單手性環境,對兩個對映體的抓握略有不同;或者乾脆從一開始就用手性催化劑只合成一個對映體。
拆分在製藥業極為重要,監管機構可能要求單一純對映體,因為另一個無效或有害。它也時刻提醒化學家為什麼非對映異構體如此寶貴:通過暫時借來手性,把一個不可能的分離(對映體)變成一個容易的分離(非對映異構體),是實用立體化學中最優雅的手法之一。
要拆分一種外消旋羧酸,讓它與某手性胺的單一對映體反應,生成兩個非對映異構的鹽。這兩個鹽溶解度不同,於是一個優先結晶析出;過濾後,再用強酸把羧酸游離出來,便得到一個純對映體。巴斯德 1848 年用手分揀酒石酸鹽晶體,正是史上第一次拆分。
借一個手性幫手,把對映體變成可分離的非對映異構體。
拆分並不能憑空創造一個對映體——你最多回收一半物料作為想要的對映體,另一半被丟棄(或回收再利用)。要想超過 50% 的產率,就必須改為選擇性地製造單一對映體(不對稱合成),而非分離外消旋體。
又稱
另見