前手性(prochirality)是
有机化学立体化学术语,指非手性分子通过取代等反应失去对称性后生成
对映异构体或
非对映异构体的特性,亦称潜非对称性或原手性。该分子称为前手性分子,发生转化的碳原子称为潜不对称碳原子或原手性碳原子。
中国科学院大学夏纪宝课题组利用前手性仲胺通过钯/铜共催化体系实现C-H键活化,构建手性异喹啉酮类化合物。
贵州大学池永贵团队开发NHC共价催化策略,实现前手性磷中心的立体选择性功能化并合成具有抗菌活性的手性膦酸酯。在药物合成中,
1-茚酮类前手性中间体通过酶催化转化为抗阿尔兹海默病药物拉多替吉。
BINAP与
铑、
钌形成的催化剂可高效催化前手性烯烃及酮的不对称氢化,
刘心元团队通过铜催化体系实现未活化前手性烷基的高对映选择性胺化。
前手性一般可分为前手性中心、前手性轴和前手性面三种。例如,乙醇(CH3CH2OH)中的两个亚甲基氢原子是等同的(对映异位),但当其中之一被氘原子替换后,形成的 CH3CDHOH 具有对映异构,因此乙醇中的亚甲基碳原子就是一个前手性中心。前手性中心的两个等同基团可通过顺序规则中的R/S标记来识别。当相同的两个基团之一被高一级次序的基团取代,并且不改变原有基团的优先次序,根据所得到的化合物构型属R或S来确定原有化合物中这两个相同基团为“前(R)-基团”(pro-R)或“前(S)-基团”(pro-S)。
对于乙醛等存在 sp2-前手性的分子来说,可以通过另一套 Re/Si 标记辨别对映平面的两侧,从而确定出反应物对双键的加成方向。观察者从垂直于平面的方向向 sp2 碳原子看去,将该原子所结合的三个基团按顺序规则排列,若从大至小的顺序为顺时针方向,则此面记为 Re-面,反之则记为 Si-面。如果存在两个前手性中心,那么采用双标记法,记为 Re-Re 面、Re-Si 面或 Si-Si 面等。Re- 和 Si- 两个标记源于拉丁语,分别是 rectus(右)和sinister(左)的缩写。
前手性的概念在生物化学中十分重要,因为许多生物学反应中的酶,自身作为具有手性特征的催化剂,可以识别两个相同的基团,而且只取代其中的一个或只从对映平面的一面进行进攻。将前手性分子转变为手性分子,并且生成不等量的立体异构体的过程称为不对称合成,也称手性合成。