催化不对称合成—2001年诺贝尔化学奖简介

2001年诺贝尔化学奖授予了美国化学家沙普利斯教授（占1/2）及诺尔斯博士与日本化学家野依良治教授（合1/2），以表彰他们在发展催化不对称合成的新方法技术及其应用于工业生产研究领域中的开创性贡献，本文对催化不对称合成的基本概念及技术与三位杰出科学家的贡献作了简要的介绍。     

创造力因素

德国数学家艾米·诺特（Emmy Noether．1882-1935），1915年她发现了宇宙中对称与守恒的对应关系，成为了物理学领域中最具洞察力的数学家，也是那一代最具创造力的数学家     

对称与晶体学

对称是关于由局部构筑整体时必须遵循的基本法则。事物的美感是由局部与整体之间的和谐和协调来体现的。对称规律在晶体学中得到了淋漓尽致的发挥。在传统晶体学中空间群理论对于现代晶体学中晶体结构的测定仍有指导意义。讨论了准晶体及无公度相的对称特点。探讨了将晶体学中的平面群理论运用于艺术领域中平面构成设计的可能性     

远程二烯的定向迁移驱动钯催化的不对称烯丙基化反应

<正>手性是自然界的基本属性,例如天然存在的糖、蛋白质、核酸等生物活性分子均是手性的.众多药物和天然产物分子也包含手性片段,它们的生理活性往往同其手性特征密切相关.因此,利用催化不对称合成方法高效构建手性分子一直是有机合成化学中广泛关注和深入研究的领域之一.2001和2021年两次诺贝尔化学奖正是表彰在不对称催化合成领域作出杰出贡献的科学家.     

有机酸催化不对称烷基化反应新进展

在有机分子催化的不对称合成领域,手性有机酸催化和有机胺催化是其中两个非常重要的研究方向.羰基化合物的-烷基化反应是形成碳碳键的重要合成策略.手性有机胺催化羰基化合物的不对称-烷基化反应已经有较多的研究报道,但是手性有机酸催化的该类反应还很少见.多     

物理美 最美是对称

物理学之美，美在哪里?美在充实、美在可靠、美在对称、美在统一、美在简洁、美在和谐、美在造福人类。而物质世界及其物理学描述、乃至物理学的理论构建，其美学特征主要在于对称、在于对称与对称破缺的辩证统一；故对称亦可谓物理美之源、物理美之最。本文拟对此作一多方面的、然而简略     

紧Riemann对称空间的极小对称子流形

给出紧对称空间中一个对称子流形是极小子流形的充要条件，利用此充要条件给出紧对称空间中非极小对称子流形的完全分类。     

生物的几何对称性研究及其对未来的挑战

不论是人还是昆虫，都存在一个唯一的对称面将其分成互为镜像的左和右两个部分，不仅对外貌来说是如此，而且对内部器官（除少数如心脏等有偏外）来说也是如此，这就是两侧对称体制。植物往往有许多对称面，但这些对称面总是相交于仅仅１个对称轴，这即为辐射对称体制。对...     

探寻自然界的对称性与对称破缺机制

日常生活中处处可见对称和对称破缺的例子。自然界本身就充满了各种对称性，如许多动物的左右对称性、太阳的转动对称性、海星的五重对称性和雪花的六重对称性等。然而，不同种类的粒子、不同种类的相互作用，乃至人类生存的时空和物质世界以及整个复杂纷纭的自然界（包括人类自身），却都是对称性破缺的产物，如生命起源过程中DNA的左右镜像对称破缺等。     

过渡金属催化的不对称卡宾插入反应在手性胺合成中的应用

手性胺是一类重要的化合物,在合成化学和生物医药领域都有着广泛的应用.近20年来,伴随着过渡金属催化不对称合成研究的发展,高效高选择性合成手性胺的方法越来越多.其中,过渡金属催化的不对称卡宾插入反应已经成为合成各种手性胺,尤其是非天然手性氨基酸的一种最为有用的方法.近年来,以铜、铑、钯为代表的过渡金属卡宾对芳香胺、酰胺、咔唑、亚胺等底物的不对称N-H插入反应研究已经取得了积极的进展,最近对脂肪胺类底物也取得了重大突破.这些结果为结构多样的手性胺合成提供了重要方法,也为过渡金属催化下芳香胺、脂肪胺的不对称转化提供了新的思路.本文对近年来过渡金属催化的不对称卡宾插入反应的研究进展进行了归纳,主要介绍金属卡宾对各种胺类底物的不对称N-H插入反应在手性胺合成中的应用.     

双金属协同催化立体发散性合成手性非天然α-氨基酸

手性非天然α-氨基酸是一类重要的化合物,在合成化学和生物医药领域都有十分广泛的应用.通过不对称催化合成高效构建手性非天然α-氨基酸,一直以来都是有机合成化学的研究热点之一,并且已经发展出多种较为成熟的合成途径.其中,最近几年兴起的双金属协同催化策略在该领域取得了巨大的成功.双金属协同催化在很多反应中表现出更高的催化活性,特别是可以通过催化剂的合理组合实现目标产物各种光学异构体的立体发散性精准合成,极大提升了该合成方法的高效与实用性,同时也为相关手性非天然α-氨基酸衍生物及其光学异构体的构效关系研究提供了便捷途径.本文对近年来双金属协同催化的立体发散性合成非天然氨基酸的研究进展进行了归纳,主要介绍该策略在亚甲胺叶立德参与的不对称烯丙基化和不对称炔丙基化反应中的应用,并讨论了相关局限性和发展前景.     

手性双氮氧配体及其金属配合物不对称催化

不对称催化是获得手性物质最高效的方法之一.针对效率和选择性的核心问题,发展高效高选择性的手性配体和催化剂是关键.不对称催化经过几十年的发展,其中手性金属配合物催化最受关注,应用也最广泛,但优势手性配体极其有限.因此,创制高效高选择性的优势手性配体是不对称催化领域最重要和最具挑战性的目标.在过去20年里,冯小明团队一直潜心催化不对称合成方面的研究,设计、合成了一类全新的具有柔性构象的手性双氮氧-酰胺化合物,被公认为一类优势手性配体和催化剂,打破了传统优势配体刚性构象的要求.建立了手性双氮氧-金属配合物催化剂库,高效高选择性实现了50多类重要的不对称反应,尤其是一些不对称催化新反应,为多个手性药物分子和天然产物的合成提供了简单、高效、精准、绿色途径.本文介绍了该类配体和催化剂的设计、合成以及手性双氮氧金属配合物催化的代表性不对称反应.这些原创性和系统性的研究工作,为手性科学的快速发展作出了重要贡献.     

近似对称的世界

你可曾想到诸如人体的两手或两眼的对称（近似对称）现象的后面，正深深地隐藏着主宰我们这个世界的法则！对称会感染人的视觉，它常与人们对美的感受相联系。本文尝试从关注具体物体的对称性出发，进一步讨论物质世界对称的本质问题———物理对称性。1．物理对称性尽管牛顿力学和相对论已提示对称的重要性，但对称性正式成为物理学的一个热点却只有20多年的历史。所谓物理对称性是指物理量与物理定律的对称性，具体说它可包含三个环节，即物理量——～变换—～守恒。其中，物理量泛指坐标、作用量、量子数等等；变换包括变动、运算、操作…     

不对称催化氢化的新进展——单齿磷配体的复兴

在过去近30年的研究工作中, 发展手性双磷配体主导了不对称催化氢化领域. 进入21世纪以来, 手性单磷配体特别是手性亚磷酸酯和亚磷酰胺类单磷配体的研究引起了国内外的关注, 其特点是这些单齿磷配体的合成比较简单, 原料价格低廉, 同时在烯烃的不对称氢化中具有高催化活性和高对映选择性, 其催化效率和对映选择性可以与目前最好的双膦手性配体形成的催化剂相媲美, 因此单齿亚磷酸酯、氨基亚磷酸酯类配体在工业化中有很广泛的应用前景. 另外从概念上也突破了传统的只有手性双齿磷配体容易获得高对映选择性的观念. 因此, 这是一个值得关注的研究方向. 本文简要回顾了不对称催化氢化研究中手性磷配体的发展过程, 比较系统地介绍了单齿磷配体的合成及其在不对称催化氢化反应中的应用.     

晶体对称理论三百年

晶体学属于近代科学。尽管在遥远的古代具有规则多面体的矿物晶体就已引起人们的极大兴趣和注意,然而在人类的蒙昧时期瑰丽多彩的晶体却被具有魔力的神话和荒诞不经的迷信所统治。晶体学自17世纪中叶诞生,时至今日已有三百余年的历史。晶体形态学、构造学、生长学、晶体化学、晶体物理学等领域都取得了长足进展。作为晶体学基础的对称理论的进展更令世人刮目相看。本文拟分三个阶段,对三百年间晶体对称理论作一综述,可从前人的科学     

层展论的旗手——菲利普•安德森

文章综述了理论物理学家菲利普?安德森的生平和科学成就。安德森的科学工作既紧密联系实验又有深刻的普遍意义。他对凝聚态物理有很多方面的具体贡献，如确立了一些核心概念或者范式，特别是对称破缺。他建议用对称性自发破缺解决粒子物理领域杨-米尔斯理论中的规范粒子质量问题，而他在自旋玻璃方面的工作对生物学和计算机科学也有影响。 安德森在层展论（笔者译自emergentism）的崛起中居功至伟，他强调高层次物质的规律不是低层次规律的应用。笔者认为还原论和层展论是硬币的两面，相辅相成。     

旋光色散和圆二色性及其在光合作用研究中的应用

叶绿体光合膜的结构与功能的研究是目前国际上光合作用研究中极为活跃的领域。因为光合作用的所谓“光阶段”的功能,如光能吸收、传递、电荷分离、水光解、电子传递以及光合磷酸化等,都是在一定分子排列的膜结构中进行的,因此,把膜的结构与功能紧密结合起来进行研究,才能最终阐明光合作用光能转化的规律。光合膜中的光合色素分子、光合色素与蛋白质的复合体以及整个类囊体膜都具有一定的不对称结构,这种不对称结构无疑与光合膜的     

贵州小春虫:最早的两侧对称真体腔动物化石

我国贵州瓮安动物群研究再传喜报，因澄江动物群和寒武纪大爆发研究获得国家自然科学一等奖的陈均远，在贵州瓮安发现的5．8亿年前的贵州小春虫（Vernanimalcula guizhouena)化石，显示了古老的两侧对称和真体腔特征，将两侧对称动物可靠的化石记录历史前推到了寒武纪之前4000万年，为探索真体腔动物的起源提供了重要的线索，表     

现代卡卢扎-克莱因理论

在粒子物理领域,一场新的革命风暴又正在掀起。《现代卡卢扎-克莱因理论》一文,就当今粒子物理的前沿领域——卡卢扎-克莱因理论及磁单极、11维超引力和超弦等的最新进展作了详细介绍,文中还涉及作者在卡卢扎-克莱因磁单极方面的工作。超弦理论统一了引力相互作用和其他相互作用,毫无疑问,寻找含有真实粒子谱的超对称卡卢扎-克莱因理论和超弦理论必将成为理论粒子物理研究中的中心课题。     

谈谈自然科学和社会科学的"大交叉"(二)

突变是一种临界现象。它发生在某一个参数缓慢变化达到特定值的时刻。突变前后系统的状态有质的差异，会出现或消失某些对称和有序。这里考虑出现新的有序状态的情形。刻画新的有序或对称状态的一个或一组参数称为序参数。序参数从旧状态中的零值．连续变化或跃变到新状态中的非零值。这种变化情形最为有趣。任意小的非零值代表新的对称和有序。这个零与非零的差异、有和无的差异，决定临界现象的突变性。“不是西风压倒东风，就是东风压倒西风”。新相一旦出现，就决定了系统的性质。