固體表面的手性修飾(化學(xué)制藥文獻(xiàn)翻譯)

1、文獻(xiàn)翻譯固體表面的手性修飾：分子觀點(diǎn)使用手性藥物的固體表面改性也許是賜予多相催化劑的手性的最有前途的途徑，并且可以大大加快廉價(jià)、清潔的手性化合物合成的進(jìn)程。不幸的是，盡管在醫(yī)藥，農(nóng)業(yè)，精細(xì)化工等產(chǎn)業(yè)中有充裕的利益需求，但目前仍沒(méi)有已確定的可行的手性異構(gòu)催化劑在實(shí)際應(yīng)用中得到使用。表面手性修飾已被證明依賴(lài)于復(fù)雜的方式和大量的參數(shù)，這使不對(duì)稱(chēng)多相催化劑的實(shí)證發(fā)展幾乎是不可能有所進(jìn)展，因而我們需要一個(gè)更全面的方法來(lái)更好地操縱這樣一個(gè)多元的領(lǐng)域。為了解決這個(gè)問(wèn)題，表面科學(xué)組最近集中注意力關(guān)注于基本分子水平上了解所涉及的化學(xué)。在這里，我們提出了這一研究領(lǐng)域的簡(jiǎn)短最先進(jìn)的國(guó)家報(bào)告，重點(diǎn)是介紹我們自己的小組

2、所取得的進(jìn)展。1. 介紹手性化學(xué)的概念，有著悠久的歷史，這個(gè)認(rèn)識(shí)可以追溯到1848年路易·巴斯德發(fā)現(xiàn)在酒石酸銨鈉水合物晶體存在兩個(gè)可區(qū)分的對(duì)映體。他注意到雖然雙方的物理和化學(xué)性質(zhì)晶體類(lèi)型是相同的，但是它們各自產(chǎn)生相反輕旋轉(zhuǎn)（D，或右旋，從拉丁語(yǔ)上意味著向右，和L，或左旋的，來(lái)自拉丁語(yǔ)，這意味著左）方向。由于巴斯德的觀察，對(duì)某些物質(zhì)的光學(xué)活性分子的解釋?zhuān)呀?jīng)讓1812年巴蒂斯特·比奧的報(bào)道成為可能。事實(shí)上，兩種類(lèi)型的晶體的存在很快被聯(lián)系到兩種可能的方式來(lái)安排四個(gè)不同圍繞一個(gè)給定的四面體碳原子取代（R（右），和S的（左）的可能途徑，在1904開(kāi)爾文勛爵命名其為手性. 此后不久，

3、當(dāng)巴斯德額外的研究表明，酒石酸這種物質(zhì)它的兩個(gè)類(lèi)型的晶體只有一個(gè)可以被成功送入微有機(jī)體證明了許多有機(jī)化合物，我們現(xiàn)在所說(shuō)的對(duì)映體，手性形式存在的生物學(xué)意義很明顯。他也認(rèn)識(shí)到活的生物系統(tǒng)一般不產(chǎn)生外消旋的化合物（50:50），而是產(chǎn)生光學(xué)純（100:0）的混合物。這手性偏好在生物學(xué)中普遍存在，并體現(xiàn)在許多方面。例如，天然（L） - 天冬酰胺，是苦澀的，而人工（D）天門(mén)冬是甜的；（D）-檸檬油精聞起來(lái)像桔子的氣味，但（L） - 檸檬油精有松樹(shù)，松節(jié)油氣味。這種生物體的異構(gòu)選擇的起源至今仍是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題（可能涉及一些手性表面化學(xué)的知識(shí)）比較明確的是，它需要一個(gè)對(duì)稱(chēng)選擇性方法來(lái)設(shè)計(jì)醫(yī)藥藥品和農(nóng)業(yè)產(chǎn)

4、品。五十年代和六十年代的沙利度胺的引進(jìn)，以控制孕婦嘔吐反應(yīng)這一事件說(shuō)明了手性藥物設(shè)計(jì)的重要性。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，這種分子（ R）的對(duì)映體具有理想的治療效果，對(duì)應(yīng)的（S ）會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的出生缺陷，其中有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的胎兒畸形的報(bào)道的案件，使這種藥物從市場(chǎng)上消失。其他的例子包括在藥品生產(chǎn)中對(duì)對(duì)映體純度要求嚴(yán)格的乙胺丁醇，其中一種對(duì)映體可以用于治療肺結(jié)核（其他的對(duì)映體會(huì)造成的失明）;萘普生， 一種對(duì)映體被用來(lái)治療關(guān)節(jié)炎疼痛（其他的可引起肝中毒） 。目前，制作和銷(xiāo)售單一對(duì)映的體金額超過(guò)$ 160億美元，占全球藥品銷(xiāo)售利潤(rùn)近一半，包括占銷(xiāo)售利潤(rùn)大部分的立普妥，舒降之，氯吡格雷等.到2006年美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)的

5、藥品80小分子的手性藥物， 75為單一對(duì)映體。制造光學(xué)純化學(xué)品有很多種方法，包括與其他手性化合物反應(yīng)和外消旋混合物的色譜分離。這些方法中，不對(duì)稱(chēng)催化也許是較有前途的方法，因?yàn)榱Ⅲw化學(xué)反應(yīng)由少量催化劑即可控制，因此產(chǎn)生的過(guò)程成本低并且環(huán)保。目前均相不對(duì)稱(chēng)催化劑，以手性金屬配合物為典型,被廣泛應(yīng)用. 然而這種方法也存在著分離純化和回收利用等問(wèn)題亟待解決。這使用異不對(duì)稱(chēng)催化劑在未來(lái)將是有利的。不幸的是，多相手性催化領(lǐng)域還沒(méi)有上升到這一層次。歷史上，首次嘗試實(shí)現(xiàn)多相手性催化涉及到具有催化活性的金屬或金屬氧化物的沉積，如手性支持物石英，纖維素，蠶絲，或人工合成的手性聚合物。然而，這些結(jié)果里沒(méi)有可接受的立

6、體選擇性. 其他方法包括在高表面積的支持物表面錨定均相催化劑和使用固有的手性表面，但再一次的，這些方法尚未導(dǎo)致任何一個(gè)不對(duì)稱(chēng)催化的成功例子。迄今最有前途的途徑除了少量的手性分子（手性修飾符）就是傳統(tǒng)催化劑對(duì)映選擇性反應(yīng)混合物。這手性修飾方法確實(shí)成功地證明了對(duì)某一族反應(yīng)，酒石酸在鎳催化劑作用下對(duì)-酮酸酯加氫改性，和金雞納生物堿在鉑族金屬作用下對(duì)à-酮酸酯加氫修改。不幸的是，沒(méi)有一個(gè)反應(yīng)得以在實(shí)際應(yīng)用中大量使用。此外，由于已知的系統(tǒng)的復(fù)雜性，將其推廣到其他反應(yīng)物或其他催化劑受到限制; 成功的案例對(duì)變化著的反應(yīng)物，催化劑，改性劑，溶劑和/或反應(yīng)條件的方式等條件相當(dāng)敏感,這使之難以預(yù)測(cè)。為了

7、進(jìn)一步推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展，并能夠從最基本原則來(lái)設(shè)計(jì)新的手性催化過(guò)程,一個(gè)在分子水平上對(duì)手性催化的表面改性是如何發(fā)生的認(rèn)識(shí)是必要的。分子水平上的認(rèn)知雖然困難，但至少在對(duì)部分機(jī)理研究與手性過(guò)渡金屬配合物，酶和其他簡(jiǎn)單的模型的研究?jī)H能提供有限的幫助。幸運(yùn)的是，對(duì)于在表面科學(xué)的持續(xù)性研究的增加，為解決這些問(wèn)題奠定了些許基礎(chǔ)。我們尤其一直致力于對(duì)與表面化學(xué)的發(fā)展相聯(lián)系的手性表面改性的基本研究。在這篇文章中，我們提供了迄今達(dá)成的主要結(jié)論的一個(gè)簡(jiǎn)要概述。2. 表面上的手性模板對(duì)于催化表面的對(duì)映選擇性手性修飾符機(jī)制的研究已導(dǎo)致兩種截然不同的模型。一方面，一種可能也許是修飾點(diǎn)在一個(gè)未關(guān)閉的點(diǎn),在表面有序排列，以

8、供反應(yīng)物吸附在表面。另一方面，它可能是每一個(gè)獨(dú)立的修飾分子，創(chuàng)造一個(gè)反應(yīng)的手性環(huán)境，而不需要任何表面上的順序，這在均相手性系統(tǒng)可以看到類(lèi)似的方式。這種二分法在熱力學(xué)條款中可以粗略表示為熵與焓因素在手性的修改過(guò)程中占主導(dǎo)作用。我們一直在測(cè)試兩個(gè)假設(shè)在一些特異性吸附系統(tǒng)的有效性，下面開(kāi)始討論第一， “模板”模式。表面內(nèi)的有序吸附改性劑作為一種生產(chǎn)手性異構(gòu)催化劑的想法最初由威爾和他的同事提出用來(lái)解釋鉑催化金雞納-改性的行為。他們的解釋此后不久便受到質(zhì)疑，因?yàn)闆](méi)有任何有順序的金雞納生物堿或相關(guān)化合物吸附在鉑表面被觀察到。但是，后來(lái)人們也認(rèn)識(shí)到類(lèi)似的模式仍可能能夠解釋簡(jiǎn)單的分子誘導(dǎo)的手性修飾。這個(gè)觀點(diǎn)由

9、光學(xué)純酒石酸的吸附在Cu （110）單晶表面充分證明。這清楚地表明低對(duì)稱(chēng)性擴(kuò)展的超分子組裝形成的下墊面比潛表面和手性通道的形成暴露更多的裸金屬原子。同時(shí)類(lèi)似有序的表面結(jié)構(gòu)也已在一些氨基酸中被報(bào)告。不幸的是，遠(yuǎn)距離指令無(wú)法像有關(guān)鎳金屬進(jìn)一步催化那樣容易實(shí)現(xiàn)。另一方面，同等水平的復(fù)雜性已出現(xiàn)在酒石酸的吸附鎳與銅表面上，有一些跡象表明，酒石酸鹽層有序的吸附在鎳（ 111）表面 。已報(bào)告的觀察發(fā)現(xiàn)，即使手性修飾符（在這些系統(tǒng)中的酒石酸）在表面有序延展不發(fā)生，手性的印記可能會(huì)通過(guò)粘接表面本地通過(guò)每個(gè)分子內(nèi)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)獲得。此外，長(zhǎng)程有序排列可能不僅單獨(dú)需要修飾點(diǎn)，并可能合作性地同時(shí)受吸附的酒石酸

10、和-酮酸酯相作用。 受到Tysoe等人的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)地啟發(fā),我們決定通過(guò)探測(cè)手性修飾后的鉑吸附層上的第二個(gè)手性反應(yīng)的進(jìn)一步吸附的化學(xué)作用，間接地測(cè)試這些可能性。我們的實(shí)驗(yàn)背后的概念的想法說(shuō)明如示意圖圖1 。在這個(gè)例子中的建議是，鉑（111）表面熔敷覆蓋（S） 和 （R） 2 - 丁醇手性修改點(diǎn)顯示不同的行為，從而對(duì)光學(xué)純（S）-（或（R）環(huán)氧丙烷的吸附。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的確證實(shí)這一點(diǎn)。圖 2 顯示關(guān)鍵升溫解吸 (TPD) 和反射吸收紅外光譜 (RAIRS) 數(shù)據(jù)顯示的異構(gòu)選擇即探針?lè)肿?(環(huán)氧丙烷）半數(shù)吸附于 Pt(111) 和2-丁醇改性的表面上相同的手性。具體來(lái)說(shuō)，這是表面改性與 (S)-丁醚環(huán) (

11、S)-ButO)、 準(zhǔn)備通過(guò)吸附 （S） 的熱激活-丁醇 (S)-ButOH)，能夠吸附約 35%以上 (S)-環(huán)氧丙烷 (S)-35kv 及以下阻) 比相同的表面改性 (R)-ButO 對(duì)映體。同樣地，(R)-修改峰值吸附 (R)-35kv 及以下阻大約三次一樣強(qiáng)大，見(jiàn) (s)-環(huán)變形振動(dòng)模式修改表面的表面顯示。這后一種結(jié)果是不一樣簡(jiǎn)單量化，因?yàn)樗从沉烁采w面和吸附的幾何改變，但不會(huì)指向相同的一般性結(jié)論:手性修飾的表面顯示首選項(xiàng)的一個(gè)對(duì)映體的探針?lè)肿游?。此外?yīng)注意到 2- 丁醚和丙烯氧化吸附物之間沒(méi)有重大的分子間相互作用可以在這種情況下由 RAIRS 數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí).上面描述的效果已被證明相當(dāng)普

12、遍，觀察2 - 丁醇和2 - 氨基丁酸在Pd（鈀）與2 - 丁醇和2 - 甲基丁酸在鉑。另一方面，在鈀的2 - 甲基丁酸的研究與檢測(cè)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)手性作用，它表面的性質(zhì)似乎是定義對(duì)映選擇性的關(guān)鍵參數(shù)之一，在吸附的異構(gòu)選擇也已經(jīng)在一定數(shù)量的氨基酸修飾的Pd（鈀）表面確定。為補(bǔ)充這些研究，蒙特卡羅模擬表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何與表面的模板模型一致，如何滿足與手性修改中多個(gè)吸附點(diǎn)的要求。手性效應(yīng)的報(bào)道依賴(lài)正在這里討論，這表明覆蓋的修飾符的最佳行為介于飽和三分之二的，也被這些模擬所解釋?zhuān)F(xiàn)在已成為支持手性超分子的表面模板的解釋的中央的論點(diǎn)之一。我們研究鉑的2 - 甲基丁酸的表面模板顯示在這些系統(tǒng)中的額外的微妙之處。

13、像在其他情況下，在手性探針的攝取中發(fā)現(xiàn)了顯著的變化是從純手性到左右異向的修飾探針對(duì)切換時(shí)，在中間覆蓋的地方出現(xiàn)了對(duì)映選擇性的最大值（表3）。此外，雖然，它被認(rèn)為，在兩種情況下，環(huán)氧丙烷的熱解吸的痕跡的形狀也是不同的（表3）。這表明水平表面上的兩個(gè)分子之間的相互作用，在純手性對(duì)中更強(qiáng)（例如在圖3中(S)-2MBA/(S)-ProO）。在覆蓋范圍，甚至低于那些是在TPD跟蹤觀察產(chǎn)量的差異范圍的發(fā)現(xiàn)一個(gè)明確的分裂，這表明在毗鄰2-甲基丁酸基丙烯氧化物吸附涉及不同的能量，比上純鉑（111）。也許不僅熵還有滿活力的因素在這個(gè)系統(tǒng)中看到的對(duì)映選擇性作出貢獻(xiàn)。我們最近在使用1 - （1 - 萘基）乙胺（NE

14、A）作為表面改性劑時(shí)看到更加明顯的效果，事實(shí)上，ProO永久全殘核能修飾鉑（111）表面滴定點(diǎn)再次在中間覆蓋在一個(gè)對(duì)映體的吸附比其他的相對(duì)增強(qiáng)圖4. 環(huán)氧丙烷脫附鉑（111）表面的滴定數(shù)據(jù)（S）-1 - （1 - 萘基）乙胺手性修飾57。主面板中顯示的是（）1.0（S）NEA大號(hào)滴定原料脫附的痕跡 - 或（R）ProO突出存在解吸兩個(gè)狀態(tài)的ProO185和210 K，的（S）對(duì)映體和at180和205 K表（R）的對(duì)口。插圖顯示每個(gè)函數(shù)作為初始核能暴露的脫附峰（S）ProO比（R）對(duì)映體ProO（SS/簡(jiǎn)）獲得的產(chǎn)量比率。率很大的對(duì)映選擇性是在這里看到，在其他情況下，但主要是在高溫狀態(tài)。圖5。

15、金雞納生物堿的原理表示吸附在鉑表面和一個(gè)羰基的相互作用反應(yīng)。這種結(jié)構(gòu)性的描述突出了三個(gè)主要功能認(rèn)為他們的表現(xiàn)定義為手性發(fā)起人催化：（1）喹啉芳香環(huán)，認(rèn)為有助于錨修飾的表面，（2）quinuclidine三級(jí)胺環(huán)，能夠通過(guò)孤電子對(duì)氮反應(yīng)與相互作用原子，（3）創(chuàng)建一個(gè)手性口袋的手性醇鏈接反應(yīng)，并有助于贊成的優(yōu)先加氫羰基平面兩側(cè)。 C-C鍵左右自由旋轉(zhuǎn)在酒精鏈接創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)境周?chē)姆磻?yīng)站點(diǎn)所用的溶劑，不僅可以影響和存在固體表面，但同時(shí)由周邊R1和R2的性質(zhì)在這些分子的群體。 ）為辛可尼定）的H中，R1和R2CHdCH2。從模板機(jī)制中預(yù)計(jì)的行為。在這種情況下，在同手性的產(chǎn)量比與異手性修飾探針對(duì)之間P

16、roO整體吸附達(dá)到的價(jià)值約2.2，發(fā)生在1 - （1 - 萘基）乙胺覆蓋單層飽和度的一半到三分之二之間。此外，盡管在這些數(shù)據(jù)中明確分開(kāi)兩個(gè)分子解吸狀態(tài)在180-185和205-210K時(shí)是顯而易見(jiàn)的。有趣的是，要注意1 - （1 - 萘基）乙胺不僅是在兩個(gè)狀態(tài)之間的分裂是很清楚的，ProO高溫解吸狀態(tài)出現(xiàn)在溫度約為25 K時(shí)，高于常規(guī)的單層高峰，在實(shí)驗(yàn)用（S）之間的所有脫附峰的峰值溫度 - 比（R）ProO還小，但一致的差異是顯而易見(jiàn)的：前者總是脫附在5 K的較高溫度有（S） -NEA（在較低溫度下與（R）-1 NEA）高于后者。用NEA的研究得出兩個(gè)結(jié)論：（1）對(duì)映選擇性大多出現(xiàn)在高溫Pro

17、O脫附峰，從而達(dá)到對(duì)映選擇性比的因子4（圖4），（2）with同源手性對(duì)，ProO產(chǎn)量的絕對(duì)增加在中間范圍觀察對(duì)映選擇性。首次觀察強(qiáng)烈暗示此對(duì)映體選擇性相關(guān)聯(lián)，至少部分，具有較強(qiáng)的個(gè)人的修飾探針的相互作用，以及第二可能是探頭攝取引起的協(xié)同重排在表面上打開(kāi)更多的修飾符吸附位。3、通過(guò)復(fù)雜的形成手性改造這使我們提出解釋固體表面手性修改的其他模型的討論，直接的一對(duì)一的個(gè)人的手性的修飾分子和反應(yīng)物之間的相互作用。這第二個(gè)模型大多已與較大分子，尤其是金雞納生物堿，推動(dòng)鉑和鈀催化劑的手性加氫的能力相關(guān)聯(lián)。金雞納生物堿其實(shí)還發(fā)現(xiàn)，在許多均相催化的手性應(yīng)用，讓他們清楚地掌握在催化對(duì)映選擇性的推廣中需要的所有的

18、分子的特征。在金雞納已確定三個(gè)關(guān)鍵功能生物堿分子（圖5）：（1）芳香環(huán)，在多相催化與金屬表面上出現(xiàn)，以促進(jìn)改性劑的吸附，（2）胺組，一個(gè)基本的氮原子結(jié)合反應(yīng)的酸性中心，（3）手性連接器界定芳香族和胺基之間的手性口袋，由此來(lái)推動(dòng)對(duì)映體選擇性。需要注意的是，所有這些3的功能簡(jiǎn)單的版本已經(jīng)在上一節(jié)討論了NEA修飾。事實(shí)上，NEA也被證明是傳授手性的R-酮酯加氫催化劑，盡管有著低于金雞納生物堿對(duì)映體選擇性64，65。看來(lái)，這些可能是反應(yīng)修改的相互作用的獲得能量所需的成分，在手性催化修飾中扮演了相應(yīng)的作用。另一方面，它也很明顯，即使在這些功能的任何小的變化在手性修飾的催化劑可能導(dǎo)致截然不同的效果。這是如

19、何發(fā)生的細(xì)節(jié)還沒(méi)有完全理解。我們?cè)谶@方面的工作，圍繞表征金雞納生物堿從溶液中吸附在鉑金表面采用紅外光譜原位。我們的初步結(jié)果已經(jīng)表明，事實(shí)上， 吸附的細(xì)節(jié)是手性金雞納修改金屬催化劑的表面能力的中心。圖6從我們的研究結(jié)果總結(jié)了三個(gè)不同的參數(shù)對(duì)吸附辛可尼定的影響，一個(gè)典型的金雞納生物堿，來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。左側(cè)面板顯示，吸附幾何中遇到的金雞納喹啉環(huán)上的Pt表面和在催化反應(yīng)中看到的對(duì)映體選擇性的程度之間相關(guān)。看來(lái)，它是在中間看到平坦低洼的幾何溶液的濃度，有利于手性選擇性高。中間面板上的吸附辛可尼定為進(jìn)化報(bào)告功能的表面氫的曝光時(shí)間。一個(gè)初始的減少期間所需的條件表面在金雞納吸收和手性催化效果開(kāi)始前，但長(zhǎng)時(shí)間的氫

20、曝光也導(dǎo)致加氫金雞納和隨之而來(lái)的對(duì)映選擇性的損失。圖6：辛可尼定吸附能力起著核心作用，例如：以手性修改性能鉑催化劑。 （左）喹啉環(huán)的吸附形狀由RAIRS決定，以及由此產(chǎn)生的對(duì)映選擇性的ketoester加氫相關(guān)：當(dāng)僅在中間最大濃度時(shí)手性的效果似乎是平坦低洼的吸附，（中心），辛可尼定吸收作為突出氫曝光功能需要吸附的H2預(yù)處理和手性催化的修改）和覆蓋的減少（對(duì)映選擇性）因?yàn)榻痣u納加氫將需要更長(zhǎng)的時(shí)間，。（右）辛可尼定在不同溶劑中的溶解度與其吸附性的可逆性質(zhì)是相關(guān)的（額用溶劑去除一半來(lái)衡量）。在一般情況下，辛可尼定溶解在溶劑中更能發(fā)揮其催化作用。圖7：從比較研究的用辛可尼定和辛可寧的鉑催化劑手性修改

21、的結(jié)果看，是兩個(gè)近對(duì)映體的金雞納生物堿。這些在催化加氫反應(yīng)條件下促進(jìn)產(chǎn)生相反的對(duì)映體，但顯示不同的對(duì)映選擇性（右）。所不同的是相結(jié)合的兩個(gè)鍵的金雞納的基本性質(zhì)，他們的溶解度（左，上）及其吸附Pt表面上的平衡（左，底部）。更受限制的是旋轉(zhuǎn)構(gòu)象的可用空間，以辛可寧，二維核磁共振結(jié)果表明，似乎是這些變化，也可能會(huì)影響在這些修飾符的鍵合模式表面上。最后，圖6右面板顯示了在不同溶劑中的溶解度和辛可尼定之間的關(guān)系，及其吸附可逆的性質(zhì)。辛可尼定的溶解度的確定反過(guò)來(lái)在很大程度上取決于溶劑的極性及其電介質(zhì)常數(shù)，就如對(duì)映選擇性的催化作用。后面的例子突出了選擇適當(dāng)?shù)娜軇?，以?xún)?yōu)化這些催化體系的性能的重要性。具有在表面

22、上賦予手性的能力的金雞納生物堿的吸附屬性現(xiàn)在已很清楚，它在很大程度上取決于所使用的溶劑的性質(zhì)。然而，顯而易見(jiàn)的是，這種影響主要與手性修飾符本身的分子細(xì)節(jié)相關(guān)，而不是與溶劑有關(guān)，這是因?yàn)槭褂貌煌慕痣u納生物堿代替所使用的溶劑功能時(shí)觀察到了同樣的趨勢(shì)。例如，當(dāng)從良好的溶劑，如醋酸，氯仿或甲醇切換為較差的溶劑，如環(huán)己烷或水時(shí)辛可尼定和辛可寧的溶解度雖然變化了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但他們的效果大致相同。辛可寧始終是-1量級(jí)低于辛可尼定的可溶性。 我們假設(shè)與溶劑效應(yīng)相關(guān)聯(lián)觀察到的趨勢(shì)，主要與手性分子的旋轉(zhuǎn)構(gòu)象空間有關(guān)，這是因?yàn)榇嬖趲讉€(gè)碳碳單鍵。那些容易因使用不同的溶劑而受到不同影響的手性分子，也可能會(huì)因粘結(jié)固體表

23、面而部分受到阻礙。兩種債券在酒精鏈接周?chē)男D(zhuǎn)辛可尼定有廣泛的理論和實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)， 并已確定涉及到能源的障礙，只有少數(shù)千卡/摩爾。現(xiàn)在仍缺少的是和跨越與金雞納生物堿的密切相關(guān)的同類(lèi)物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)行為相對(duì)應(yīng)的研究，以為了更好地理解其在確定觀察吸附性能和手性修飾能力的差異中的作用，這是我們實(shí)驗(yàn)室最近才采用的方法?？吹阶兓械娜芙舛?，吸附，催化性能之間的關(guān)系，如辛可尼定與辛可寧或奎寧和奎尼丁對(duì)映體對(duì)外圍團(tuán)體的性質(zhì)和地位所造成的影響，這是我們的前提，記為R1和R2在圖5。圖7突出辛可寧和辛可尼定之間差異的兩種主要表現(xiàn)形式是顯示在酒精連接器的兩個(gè)碳原子的相反手性（通常記C8和C9），但相同的手性在奎寧環(huán)。放置

24、在不同的的乙烯成分（圖5 R2）在每個(gè)分子喹啉環(huán)的相對(duì)位置。如在圖7所示，無(wú)論是在解決方案和表面上，這個(gè)細(xì)微的差別的影響很大。在溶液中的分子的活動(dòng)，二維核磁共振實(shí)驗(yàn)表示辛可寧比辛可尼定有較為受限的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)空間。 圖8：量子力學(xué)計(jì)算的能量障礙需要旋轉(zhuǎn)的手性醇鏈接周?chē)男量赡岫?。雖然高達(dá)15千卡/摩爾的障礙被認(rèn)為只是在某些情況下，許多的旋轉(zhuǎn)構(gòu)象的分子顯示內(nèi)只有少數(shù)千卡/摩爾的能量。這意味著辛可尼定分子表現(xiàn)出很大程度的自由旋轉(zhuǎn)，至少在解決方法上有許多轉(zhuǎn)乘結(jié)構(gòu)的存在。，特別是可能轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)象的相對(duì)數(shù)量吸附在金屬表面時(shí)，可能會(huì)發(fā)揮重要作用來(lái)確定金雞納生物堿作為手性修飾詞的成效。圖9：（左）從四氯化碳吸附攝取

25、辛可寧和辛可尼定的解決方案到Pt表面濃度的一個(gè)途徑，通過(guò)對(duì)喹啉環(huán)平面紅外關(guān)鍵伸展峰的吸收強(qiáng)度的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示根據(jù)指示符號(hào)，同時(shí)符合朗繆爾吸附動(dòng)力學(xué)，用來(lái)估計(jì)吸附平衡常數(shù)，由相關(guān)的線路表示。 （右）在原位RAIRS從實(shí)驗(yàn)的地方鉑金表面被暴露，不斷從四氯化碳中取出的解決方案（從從上到下），鎘，這些數(shù)據(jù)表明，當(dāng)辛可尼定，從表面上可以取代辛可寧，而相反是不可能的。在較高的吸附平衡常數(shù)為CN時(shí)這種趨勢(shì)是明顯的矛盾的，但可以解釋為在四氯化碳溶劑中的溶解度較低的原因。因此，在催化加氫的對(duì)映體-酮酸酯存在下可以促進(jìn)辛可尼定和辛可寧異構(gòu)選擇性的生成。如預(yù)期的這樣，但有不同的對(duì)映體選擇性;辛可尼定往往是超過(guò)辛

26、可寧的對(duì)映體選擇性（圖7，右）。辛可尼定質(zhì)子也大大限制了它的旋轉(zhuǎn)構(gòu)象空間并且嚴(yán)重影響其催化性能。此外，這些分子構(gòu)象差異金雞納生物堿，也會(huì)影響其吸附平衡：從四氯化碳中測(cè)得的辛可寧吸附碳平衡常數(shù)是辛可尼定的約五倍（左）。有趣的是，它是可以取代辛可寧辛可尼定Pt表面，而不是其他方式（圖9，右）。這是為什么手性推廣辛可寧辛可尼定的混合物通常顯示行為類(lèi)似辛可尼定單獨(dú)看到的原因。不僅是金雞納生物堿的溶解度，而且表面他們的結(jié)合模式都有助于這些平衡常數(shù)吸附。事實(shí)上，我們的紅外光譜研究提供粘接差異的直接證據(jù)：CIN-chonidine結(jié)合的鉑基板傾斜，與芳香環(huán)沿其長(zhǎng)軸優(yōu)化分子間的相互作用，而辛可寧為更好的重疊與

27、孤對(duì)電子的氮軸原子沿短環(huán)傾斜（至少在表面覆蓋高）。這種差異大概來(lái)自能量（粘結(jié)之間的平衡，的堆積）和熵（構(gòu)）因素?？傊?，根據(jù)金雞納生物堿對(duì)金屬催化劑手性的改變，可能主要是由于相互作用每個(gè)修飾分子的反應(yīng)，以前提出過(guò)這樣的結(jié)論。然而，這些系統(tǒng)的性能也受能量因素之間的微妙平衡的影響，特別是在從表面結(jié)合上看，以及因幾個(gè)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的情況對(duì)熵的影響。這些因素影響金雞納和在固體表面上的情況。在簡(jiǎn)單分子的表面的手性模板的情況下，如酒石酸，最初提出的極端模型解釋手性修飾金雞納生物堿不能完全的解釋物理化學(xué)觀察的行為。結(jié)論及未來(lái)展望在這個(gè)簡(jiǎn)短的和個(gè)人的研究中，我們已經(jīng)證明了盡管在化學(xué)和生物學(xué)中不對(duì)稱(chēng)性具有悠久歷史和重要

28、性，但是對(duì)于表面上的手性仍是知之甚少，直到最近才成為一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。在這里我們一直致力于這一領(lǐng)域內(nèi)特定子集的對(duì)映選擇性，這是我們研究小組的興趣所在。在此之前，與手性修飾有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)觀察已經(jīng)進(jìn)行了根本的物理化學(xué)研究。事實(shí)上，如上所述，有效地同分異構(gòu)體選擇性的催化劑幾十年前就被找到。另一方面，只有兩個(gè)斷開(kāi)聯(lián)系的家族，用鎳和酒石酸得到的加氫酮酸酯和鉑（鈀）和金雞納生物堿得到的a-酮酸酯的研究被推進(jìn)。不幸的是這些系統(tǒng)要求都很高，只有只在特殊條件下操作有效和只適合小部分的反應(yīng)和改性劑。顯然，我們需要的是對(duì)所涉及到的表面化學(xué)的有一個(gè)更好的分子水平上的了解。向我們證明的一樣，這個(gè)方向的研究還是處于起步階段。兩個(gè)不同的明顯斷開(kāi)聯(lián)系的機(jī)理，表面模板和一對(duì)一、反應(yīng)-修飾絡(luò)合，已經(jīng)被用來(lái)解釋兩種已知的手性催化反應(yīng)的家族。我們看來(lái)，有一些消極的發(fā)展使得對(duì)不對(duì)稱(chēng)影響的概括變得困難，因?yàn)榻Y(jié)果暗示了每種情況都是獨(dú)特的并且需要自己的一套優(yōu)化準(zhǔn)則。相比之下，在