การเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า "การเร่งปฏิกิริยาแบบไม่สมมาตร") ดำเนินการโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาไครัลซึ่งโดยทั่วไปคือสารเชิงซ้อนประสานงานไครัล การเร่งปฏิกิริยามีประสิทธิภาพสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่หลากหลายกว่าวิธีการสังเคราะห์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์อื่นๆ ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะไครัลเกือบทั้งหมดถูกทำให้เป็นไครัลโดยใช้ลิแกนด์ไครัลแต่ก็เป็นไปได้ที่จะสร้างสารเชิงซ้อนไครัลที่โลหะซึ่งประกอบด้วยลิแกนด์อะไครัล ทั้งหมด ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ส่วนใหญ่มีประสิทธิภาพที่อัตราส่วนสารตั้งต้น/ตัวเร่งปฏิกิริยาต่ำ^{[ 14 ] [ 15 ]}ด้วยประสิทธิภาพสูง จึงมักเหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์ในระดับอุตสาหกรรม แม้จะมีตัวเร่งปฏิกิริยาราคาแพงก็ตาม^{[ 16 ]}ตัวอย่างที่หลากหลายของการสังเคราะห์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์คือการเติมไฮโดรเจนแบบไม่สมมาตร ซึ่งใช้ในการลด หมู่ฟังก์ชันที่หลากหลาย

การออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ๆ นั้นส่วนใหญ่ขับเคลื่อนด้วยการพัฒนาลิแกนด์ ชนิดใหม่ๆ ลิแกนด์บางชนิด ซึ่งมักเรียกว่า " ลิแกนด์พิเศษ " นั้นมีประสิทธิภาพในปฏิกิริยาหลากหลายประเภท ตัวอย่างเช่นBINOL , SalenและBOXตัวเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่มีประสิทธิภาพสำหรับปฏิกิริยาแบบไม่สมมาตรเพียงประเภทเดียวเท่านั้น ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันแบบไม่สมมาตรของ Noyoriโดยใช้ BINAP/Ru ต้องใช้ β-คีโตน ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยาอีกตัวหนึ่งคือ BINAP/diamine-Ru สามารถขยายขอบเขตไปถึง α,β- อัลคีนและสารเคมีอะโรมาติกได้

สารช่วยไครัลคือสารประกอบอินทรีย์ที่เชื่อมต่อกับสารตั้งต้นเพื่อสร้างสารประกอบใหม่ซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาไดแอสเตอริโอซีเลคทีฟผ่านการเหนี่ยวนำแบบไม่สมมาตรภายในโมเลกุล^{[ 17 ] [ 18 ]}เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา สารช่วยจะถูกกำจัดออกภายใต้สภาวะที่ไม่ทำให้เกิดการราซีไมเซชันของผลิตภัณฑ์^{[ 19 ]}โดยทั่วไปแล้วจะนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ต้องใช้สารช่วยไครัลใน ปริมาณ ที่เหมาะสมจึงจะมีประสิทธิภาพ และต้องมีขั้นตอนการสังเคราะห์เพิ่มเติมเพื่อเพิ่มและกำจัดสารช่วยไครัล อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี วิธีการเลือกสเตอริโอที่มีอยู่เพียงอย่างเดียวอาศัยสารช่วยไครัล และปฏิกิริยาเหล่านี้มักมีความหลากหลายและได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดี ทำให้สามารถเข้าถึงผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์แบบเอนันติโอเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด^{[ 18 ]}นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่ควบคุมโดยสารช่วย ไครัล เป็นไดแอสเตอริโอเมอร์ซึ่งทำให้สามารถแยกได้ง่ายด้วยวิธีการต่างๆ เช่นโครมาโทกราฟีแบบคอลัมน์หรือการตกผลึก

การเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพใช้สารประกอบทางชีวภาพ ตั้งแต่เอนไซม์ ที่แยกได้ ไปจนถึงเซลล์ที่มีชีวิต เพื่อทำการเปลี่ยนแปลงทางเคมี^{[ 20 ] [ 21 ]} ข้อดีของสารเหล่านี้ ได้แก่ค่า ees สูงมาก และความจำเพาะของสาร ตลอดจนสภาวะการทำงานที่ไม่รุนแรงและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพมักใช้ในอุตสาหกรรมมากกว่าในการวิจัยทางวิชาการ^{[ 22 ]}ตัวอย่างเช่น ในการผลิตสแตติน [ ^{23 ] อย่างไรก็ตาม} ความจำเพาะของสารที่สูงอาจเป็นปัญหา เนื่องจากมักต้องคัดกรองตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพจำนวนมากก่อนที่จะพบสารที่มีประสิทธิภาพ

ออร์กาโนคะตาลิซิส หมายถึง รูปแบบหนึ่งของการเร่งปฏิกิริยาโดยที่อัตรา การ เกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้นด้วยสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคาร์บอนไฮโดรเจนซัลเฟอร์และธาตุอโลหะอื่นๆ^{[ 24 ] [ 25 ]} เมื่อออร์กาโนคะตาลิซิสเป็นแบบไครัล การสังเคราะห์แบบเอนันติโอซีเลคทีฟก็สามารถทำได้^{[ 26 ] [ 27 ]} ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอนจำนวนมากกลายเป็นแบบเอนันติโอซีเลคทีฟเมื่อมีโพรลีนโดยปฏิกิริยาอัลดอลเป็นตัวอย่างสำคัญ^{[ 28 ]} ออร์กาโนคะตาลิซิสมักใช้สารประกอบจากธรรมชาติและเอมีนรองเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไครัล^{[ 29 ]}ซึ่งมีราคาไม่แพงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากไม่มีโลหะเข้ามาเกี่ยวข้อง

การสังเคราะห์แบบไครัลพูลเป็นหนึ่งในวิธีการสังเคราะห์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์ที่ง่ายที่สุดและเก่าแก่ที่สุด โดยใช้สารตั้งต้นไครัลที่หาได้ง่ายมาดัดแปลงผ่านปฏิกิริยาต่อเนื่อง ซึ่งมักใช้รีเอเจนต์อะไครัล เพื่อให้ได้โมเลกุลเป้าหมายที่ต้องการ วิธีนี้สามารถตรงตามเกณฑ์การสังเคราะห์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์ได้ เมื่อมีการสร้างสปีชีส์ไครัลใหม่ขึ้น เช่น ในปฏิกิริยาS 2

การสังเคราะห์สารไครัลพูลมีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับโมเลกุลเป้าหมายที่มีไครัลลิตี้คล้ายคลึงกับสารตั้งต้นที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและมีราคาไม่แพง เช่น น้ำตาลหรือกรดอะมิโนอย่างไรก็ตาม จำนวนปฏิกิริยาที่โมเลกุลสามารถเกิดขึ้นได้นั้นมีจำกัด และอาจต้องใช้เส้นทางการสังเคราะห์ที่ซับซ้อน (เช่นการสังเคราะห์โอเซลทามิเวียร์แบบสมบูรณ์ ) นอกจากนี้ วิธีการนี้ยังต้องการ สารตั้งต้นที่มีความบริสุทธิ์ทางเอนันติโอเมอร์ใน ปริมาณที่พอดีกับ สัดส่วน ทางเคมีซึ่งอาจมีราคาแพงหากไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

ในปี ค.ศ. 1815 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสJean-Baptiste Biotได้แสดงให้เห็นว่าสารเคมีบางชนิดสามารถหมุนระนาบของลำแสงโพลาไรซ์ได้ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่ากิจกรรมทางแสง^{[ 32 ]} ลักษณะของคุณสมบัตินี้ยังคงเป็นปริศนาจนกระทั่งปี ค.ศ. 1848 เมื่อLouis Pasteurเสนอว่ามันมีพื้นฐานมาจากโมเลกุลที่มาจากความไม่สมมาตรบางรูปแบบ[ 33 ^{] [ 34 ]โดยLord} Kelvinได้บัญญัติ ศัพท์คำว่าchirality ขึ้น ในอีกหนึ่งปีต่อมา^{[ 35 ]} ในที่สุดต้นกำเนิดของ chirality ก็ได้รับการอธิบายในปี ค.ศ. 1874 เมื่อJacobus Henricus van 't HoffและJoseph Le Belได้เสนอ รูปทรง เรขาคณิตแบบเตตระเฮ ดรัล ของคาร์บอน โดยอิสระต่อกัน ^{[ 36 ] [ 37 ]}แบบจำลองโครงสร้างก่อนงานนี้เป็นแบบสองมิติ และ van 't Hoff และ Le Bel ตั้งทฤษฎีว่าการจัดเรียงกลุ่มรอบเตตระเฮดรอนนี้สามารถกำหนดกิจกรรมทางแสงของสารประกอบที่เกิดขึ้นผ่านสิ่งที่ต่อมาเรียกว่ากฎ Le Bel–van 't Hoff  

ในปี พ.ศ. 2337 เฮอร์มันน์ เอมิล ฟิชเชอร์ได้วางโครงร่างแนวคิดของการเหนี่ยวนำแบบไม่สมมาตร [ ^{39 ] ซึ่ง}เขาได้ระบุอย่างถูกต้องว่าการก่อตัวของD-กลูโคสแบบเลือกสรรโดยพืชนั้นเกิดจากอิทธิพลของสารที่ออกฤทธิ์ทางแสงภายในคลอโรฟิลล์ ฟิชเชอร์ยังประสบความสำเร็จในการดำเนินการสิ่งที่ในปัจจุบันถือว่าเป็นตัวอย่างแรกของการสังเคราะห์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์ โดยการยืดสายน้ำตาลแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ผ่านกระบวนการซึ่งในที่สุดจะกลายเป็นการสังเคราะห์คิลิอานี-ฟิชเชอร์^{[ 40 ]}

การสังเคราะห์ทางเคมีแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ครั้งแรกมักถูกยกให้เป็นผลงานของWilly Marckwaldจากมหาวิทยาลัยเบอร์ลินสำหรับ การ ดีคาร์บอกซิเล ชันแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ของ กรด 2-เอทิล-2-เมทิล มาโลนิกที่เร่งปฏิกิริยาโดย บรูซีนซึ่งรายงานในปี 1904 ^{[ 38 ] [ 41 ]}พบว่ามีกรด 2-เมทิลบิวทิริก ซึ่งเป็นรูปแบบเลโวโรทารีของผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาในปริมาณที่มากเกินไปเล็กน้อย เนื่องจากผลิตภัณฑ์นี้เป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ เช่นกัน เช่น เป็นโซ่ข้างของโลวาสแตตินที่เกิดจากไดคีไทด์ซินเทส (LovF) ในระหว่างการสังเคราะห์ทางชีวภาพ^{[ 42 ]}ผลลัพธ์นี้จึงถือเป็นการสังเคราะห์แบบสมบูรณ์ครั้งแรกที่มีการบันทึกการเลือกเอนันติโอเมอร์ รวมถึงสิ่งแรกอื่นๆ ด้วย (ดังที่ Koskinen ตั้งข้อสังเกตไว้ว่าเป็น "ตัวอย่างแรกของการเร่งปฏิกิริยาแบบไม่สมมาตรการเลือกเอนันติโอโทปิกและการเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ ") ^{[ 38 ]}ข้อสังเกตนี้ยังมีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ด้วย เนื่องจากในขณะนั้น การสังเคราะห์แบบเอนันติโอซีเลคทีฟสามารถเข้าใจได้เฉพาะในแง่ของพลังชีวิต เท่านั้น ในขณะนั้น นักเคมีที่มีชื่อเสียงหลายคน เช่นJöns Jacob Berzeliusได้โต้แย้งว่าสารประกอบธรรมชาติและสารประกอบสังเคราะห์นั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐาน และไครัลลิตี้เป็นเพียงการแสดงออกของ 'พลังชีวิต' ซึ่งมีอยู่เฉพาะในสารประกอบธรรมชาติเท่านั้น^{[ 43 ]}แตกต่างจาก Fischer, Marckwald ได้ทำการปฏิกิริยาแบบเอนันติโอซีเลคทีฟกับ สารตั้งต้นที่ ไม่เป็นไครัลและไม่เป็นธรรมชาติแม้ว่าจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์ไครัล (อย่างที่เราเข้าใจเคมีนี้ในปัจจุบัน) ^{[ 38 ] [ 44 ] [ 45 ]}

การพัฒนาการสังเคราะห์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์ในระยะแรกเป็นไปอย่างช้าๆ ส่วนใหญ่เป็นเพราะเทคนิคที่มีอยู่สำหรับการแยกและการวิเคราะห์นั้นมีจำกัด ไดแอสเตอริโอเมอร์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน ทำให้สามารถแยกได้ด้วยวิธีการทั่วไป แต่ในขณะนั้น เอนันติโอเมอร์สามารถแยกได้โดยการแยกแบบเกิดขึ้นเอง (ซึ่งเอนันติโอเมอร์จะแยกออกจากกันเมื่อตกผลึก) หรือการแยกแบบจลนศาสตร์ (ซึ่งเอนันติโอเมอร์ตัวใดตัวหนึ่งจะถูกทำลายอย่างเลือกสรร) เครื่องมือเดียวสำหรับการวิเคราะห์เอนันติโอเมอร์คือการวัดค่ากิจกรรมทางแสงโดยใช้เครื่องวัดโพลาไรมิเตอร์ซึ่งเป็นวิธีการที่ไม่ให้ข้อมูลโครงสร้างใดๆ

ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเริ่มขึ้นอย่างแท้จริงในช่วงทศวรรษ 1950 โดยส่วนหนึ่งได้รับแรงผลักดันจากนักเคมี เช่นRB WoodwardและVladimir Prelogรวมถึงการพัฒนาเทคนิคใหม่ๆ เทคนิคแรกคือการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยรังสีเอกซ์ ซึ่ง Johannes Bijvoetใช้ในการกำหนดโครงสร้างสัมบูรณ์ของสารประกอบอินทรีย์ในปี 1951 ^{[ 46 ]} โครมาโทกราฟีแบบไครัลถูกนำมาใช้หนึ่งปีต่อมาโดย Dalgliesh ซึ่งใช้โครมาโทกราฟีแบบกระดาษในการแยกกรดอะมิ โนไครัล ^{[ 47 ]} แม้ว่า Dalgliesh จะไม่ใช่คนแรกที่สังเกตเห็นการแยกดังกล่าว แต่เขาก็อธิบายได้อย่างถูกต้องว่าการแยกเอนันติโอเมอร์เกิดจากการกักเก็บที่แตกต่างกันโดยเซลลูโลสไครัล ซึ่งได้รับการขยายความในปี 1960 เมื่อ Klem และ Reed รายงานการใช้ซิลิกาเจลที่ดัดแปลงไครัลสำหรับการแยกHPLC แบบไครัลเป็นครั้งแรก ^{[ 48 ]}

กฎลำดับความสำคัญของ Cahn–Ingold–Prelog (มักย่อว่าระบบ CIP ) ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2509 ซึ่งช่วยให้สามารถอธิบายเอนันติโอเมอร์ได้ง่ายและแม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 53 ] [ 54 ]} ในปีเดียวกันนั้นเอง ได้มีการแยกเอนันติโอเมอร์โดยใช้ แก๊สโครมาโทกราฟี ที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก^{[ 55 ]}ซึ่งถือเป็นการพัฒนาที่สำคัญ เนื่องจากเทคโนโลยีนี้กำลังเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในขณะนั้น

การสังเคราะห์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะได้รับการบุกเบิกโดยWilliam S. Knowles , Ryōji NoyoriและK. Barry Sharplessซึ่งทำให้พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีใน ปี 2001 Knowles และ Noyori เริ่มต้นด้วยการพัฒนาการไฮโดรจิเนชันแบบไม่สมมาตรซึ่งพวกเขาพัฒนาขึ้นโดยอิสระในปี 1968 Knowles แทนที่ลิแกน ด์ไตร ฟีนิลฟอสฟีน ที่ไม่ไครัล ในตัวเร่งปฏิกิริยาของ Wilkinsonด้วยลิแกนด์ฟอสฟีนไครัล ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงทดลองนี้ถูกนำมาใช้ในการไฮโดรจิเนชันแบบไม่สมมาตรโดยมี เอนันติโอเมอร์ส่วนเกินเพียง 15% Knowles ยังเป็นคนแรกที่นำการเร่งปฏิกิริยาโลหะแบบเลือกเอนันติโอเมอร์มาใช้ในการสังเคราะห์ในระดับอุตสาหกรรม ในขณะที่ทำงานให้กับบริษัท Monsantoเขาได้พัฒนาขั้นตอนการไฮโดรจิเนชันแบบเลือกเอนันติโอเมอร์สำหรับการผลิตL-DOPAโดยใช้ลิแกนด์DIPAMP ^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}

โนวล์ส: การเติมไฮโดรเจนแบบไม่สมมาตร (1968)		โนโยริ: การสร้างไซโคลโพรเพนแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ (1968)

โนโยริคิดค้นสารประกอบทองแดงโดยใช้ ลิแกนด์ ชิฟฟ์เบสไค รัล ซึ่งเขาใช้สำหรับ การสร้างไซโคลโพรเพน ของสไตรีน ด้วย โลหะ-คาร์เบนอยด์^{[ 59 ]} เช่นเดียวกับผลการค้นพบของโนว์ลส์ ผลลัพธ์ของโนโยริสำหรับส่วนเกินของเอนันติโอเมอร์สำหรับลิแกนด์รุ่นแรกนี้ค่อนข้างต่ำอย่างน่าผิดหวัง: 6% อย่างไรก็ตาม การวิจัยอย่างต่อเนื่องในที่สุดก็นำไปสู่การพัฒนาปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันแบบไม่สมมาตรของโนโยริ

Sharpless ได้เสริมปฏิกิริยารีดักชันเหล่านี้ด้วยการพัฒนาปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบไม่สมมาตรหลายชนิด ( Sharpless epoxidation [ ^{60 ] Sharpless} asymmetric dihydroxylation [ ^{61 ] Sharpless} oxyamination ^{[ 62 ]} ) ในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 โดยปฏิกิริยา oxyamination แบบไม่สมมาตรที่ใช้ออสเมียมเตตระออกไซด์เป็นปฏิกิริยาแรกสุด

ในช่วงเวลาเดียวกัน มีการพัฒนาวิธีการเพื่อให้สามารถวิเคราะห์สารประกอบไครัลโดยใช้NMRได้ โดยใช้สารอนุพันธ์ไครัล เช่นกรด Mosher [ ^{63 ]} หรือ สารเปลี่ยนตำแหน่งที่ใช้ ยูโรเปียมซึ่ง Eu(DPM) เป็นสารตัว^{แรก[ 64 ]}

สารช่วยไครัลได้รับการแนะนำโดยEJ Coreyในปี 1978 ^{[ 65 ]}และมีบทบาทสำคัญในงานของDieter Endersในช่วงเวลาเดียวกันนั้น การเร่งปฏิกิริยาอินทรีย์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์ได้รับการพัฒนาขึ้น โดยมีงานบุกเบิก ได้แก่ปฏิกิริยา Hajos–Parrish–Eder–Sauer–Wiechertปฏิกิริยาแบบเลือกเอนันติโอเมอร์ที่เร่งด้วยเอนไซม์เริ่มแพร่หลายมากขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 ^{[ 66 ]}โดยเฉพาะในอุตสาหกรรม^{[ 67 ]}โดยมีการประยุกต์ใช้ รวมถึงการไฮโดรไลซิสเอสเทอร์แบบไม่สมมาตรด้วยเอสเตอเรสจากตับหมูเทคโนโลยีวิศวกรรมพันธุกรรม ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ ทำให้สามารถปรับแต่งเอนไซม์ให้เข้ากับกระบวนการเฉพาะ ทำให้สามารถเปลี่ยนแปลงแบบเลือกได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่น ในการไฮโดรจิเนชันแบบไม่สมมาตรของสารตั้งต้นของสแตติน^{[ 23 ]}