4.11 : 프로키랄리티

프로키랄리티라는 개념은 분자의 개별 면의 명명법으로 이어지며 거울상선택적 반응에서 중요한 역할을 합니다. 두 개 이상의 아키랄 분자가 반응하여 키랄 생성물을 생성하는 개념입니다. 전형적인 과정은 키랄 알코올을 생성하는 아키랄 케톤의 반응입니다. 여기서, 아키랄 반응물은 아키랄 환원제인 수소화붕소나트륨과 반응하여 생성물의 키랄 광학 이성질체의 등몰 혼합물을 생성합니다. 예를 들어, 아키랄 2-부탄온은 (R)-2-부탄올과 (S)-2-부탄올의 키랄 거울상 이성질체를 생성합니다. 여기서 치환기 하나만 변경하여 키랄 생성물로 전환할 수 있는 비키랄 반응물을 프로키랄이라고 합니다.

기계적으로 말하자면, 생성물의 키랄 구성은 sp²-혼성화된 탄소에 추가되는 유입 수소화물 그룹의 방향에 따라 달라집니다. 분자의 각 면은 고유하므로 고유한 이름을 지정할 수 있습니다. 이는 첫 번째 차이 지점의 원자 번호를 기준으로 삼각 탄소 중심의 치환기에 우선순위가 할당되는 칸-인골드-프렐로그 규칙을 따릅니다. 그런 다음 그룹의 순서가 시계 방향인지 반시계 방향인지에 따라 분자의 표면에 라벨이 지정됩니다. 면의 시계 방향 순서는 "re"로 표시되고, 반시계 방향 면은 "si"로 표시됩니다. 여기서 키랄 시약은 중요한 역할을 합니다. 키랄 시약이 없으면 들어오는 그룹이 양쪽 면에서 분자에 부착되어 생성물의 라세미 혼합물이 생성될 수 있습니다. 반대로, 키랄 촉매 또는 효소는 거울상 이성질체 중 하나의 형성을 다른 것보다 형성하도록 지시할 수 있습니다. 따라서 이러한 반응을 거울상선택적 반응이라고 합니다.

동종원소, 부분입체원소 및 거울상원소로 프로키랄 탄소의 치환체를 추가로 분류하는 것은 중요하며 입증되었습니다. 예를 들어, (+)-2,6-디메틸사이클로헥사논의 다양한 수소 치환기는 개별적으로 분류됩니다. 그림 1(a)에 묘사된 바와 같이, 파란색으로 표시된 두 수소는 동종 원소이고, 그림 1(b)에서 녹색으로 표시된 두 수소는 거울상 이원소이며, 그림 1(c)의 빨간색 수소는 부분입체 이원성입니다.

그림 1: (+)-2,6-디메틸사이클로헥산온의 프로키랄 탄소에 대한 치환기 분류 - (a) 동종원소, (b) 거울상이원성, (c) 부분입체이원성