立体化学与手性

对映体拆分

你有一罐等量的两个互为镜像的分子混在一起,而你只想要其中一个的纯品。令人头疼的是,对映体几乎共享所有物理性质——沸点相同、溶解度相同——所以普通的蒸馏和结晶无法把它们分开。把它们分进不同罐子的过程叫拆分,这需要一个巧妙的诀窍。

经典诀窍是请来一个手性帮手。你让外消旋混合物与某种手性试剂的单一纯对映体(「拆分剂」)反应。由于帮手本身是单手性的,两个产物不再互为镜像——它们成了非对映异构体,而非对映异构体确实具有不同的物理性质。现在普通分离就管用了:你把这两个非对映异构体结晶或色谱分开,再用化学方法移除帮手,回收各自的纯对映体。现代的替代方法则跳过化学步骤:手性色谱柱和手性溶剂充当单手性环境,对两个对映体的抓握略有不同;或者干脆从一开始就用手性催化剂只合成一个对映体。

拆分在制药业极为重要,监管机构可能要求单一纯对映体,因为另一个无效或有害。它也时刻提醒化学家为什么非对映异构体如此宝贵:通过暂时借来手性,把一个不可能的分离(对映体)变成一个容易的分离(非对映异构体),是实用立体化学中最优雅的手法之一。

要拆分一种外消旋羧酸,让它与某手性胺的单一对映体反应,生成两个非对映异构的盐。这两个盐溶解度不同,于是一个优先结晶析出;过滤后,再用强酸把羧酸游离出来,便得到一个纯对映体。巴斯德 1848 年用手分拣酒石酸盐晶体,正是史上第一次拆分。

借一个手性帮手,把对映体变成可分离的非对映异构体。

拆分并不能凭空创造一个对映体——你最多回收一半物料作为想要的对映体,另一半被丢弃(或回收再利用)。要想超过 50% 的产率,就必须改为选择性地制造单一对映体(不对称合成),而非分离外消旋体。

又称
chiral resolutionoptical resolution拆分手性拆分