Fisher Projection 來表示光學性質3，兩個鏡像異構物畫出來時，中間放一面鏡 子會相互成鏡像關係，這時分子在鏡子的左側則稱為左式，記為「L」型；在 Cahn–Ingold–Prelog priority rules 作為立體異構分子的命名依據4，立體中心連 接的基團以其大小將之排列出來，最小基團朝向遠離觀察者的方向，其他基團 由大到小若為順時針則為 R form，記為「(R)-」；若為逆時針則為 S form，記為
「(S)-」。前面所述的左右式 D-、L-命名與 R、S form 並無絕對關連，前者是分 子的鏡像關係，後者是立體中心的絕對構型排列。
生物體內的生理反應即建立在上述立體化學的選擇機制，依照生物受器結 構的不同，受器接受的分子便具有專一性，例如：維他命 C (L-ascorbic acid)分 為左式左旋 C (L-(-)-ascorbic acid)與左式右旋 C (L-(+)-ascorbic acid)，而人體的 受器只能與左式右旋 C 結合作用，左式左旋 C 則無法產生反應。在藥物上的光 學異構物更是影響甚遠，歷史上著名的沙利竇邁(Thalidomide)事件即為光學異 構藥物混用的悲劇5，沙利竇邁在 1957 年是由西德藥廠格蘭泰(Grünenthal GmbH)生產用於孕婦安胎的藥物，他們宣稱該藥物是沒有任何副作用的，可以
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使孕婦減緩懷孕期的不適感，因此在投入市場時便風靡一時，然而，在 1960 年 統計服用該藥物的產婦流產率與新生兒畸形率大量增加，因此學界與醫藥界展 開一系列的調查，發現 R form 的沙利竇邁確實有安胎效果，但 S form 的沙利竇 邁卻會造成胎兒畸形。這起事件後，學界便開始注意藥物的光學異構性質，在 合成藥物、純化藥物時如何提高有效藥物的光學產物純度成為最重要的課題之 一。
1-2 文獻討論
我們利用電腦進行理論計算已有 50 年的歷史，可以提供詳細的化學資訊，
在研究反應機構時，理論計算可以提供多個位向反應的勢能面、結構、過渡態 結構、電荷分布與性質，達到與實際實驗比較、預測反應的功能。
Rudolf et al.對無催化劑的有機分子反應進行產物預測6, 7，研究
3-formylcyclobutene 開環反應的立體產物選擇性，當該反應已有基礎的認識時，
Masahiro Murakami et al.便以此為基礎8，預測開環反應的立體產物，如下圖所 示：
Figure 1. 3-formylcyclobutene 開環反應的產物預測與實際實驗比較8
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此次預測產物的比例關係，與實際實驗的趨勢相符，奠定了預測有機分子立體 產物選擇性的基礎。
隨後，計算機針對有機催化劑進行立體催化研究，Hajos-Parrish 主要是以 L-proline 作為有機催化劑，進行 aldol 合環反應9，從各個催化位向中找到 s-trans 反應路徑所產生的主要產物，比其他立體異構產物的能量少了 3.5 kcal/mol10，符合實際實驗得到主要產物且有 95%的 ee 值，透過計算的結果，
科學家找到 s-trans 與 s-cis 的過渡態結構，解釋了反應的立體選擇性。
Figure 2. 上圖(a)為 Hajos-Parrish 反應9。下圖(b)為 s-trans 與 s-cis 位向所產生的 過渡態結構，並以 s-trans 過渡態結構為能量基準(B3LYP/6-31G*)10
以 proline 作為有機催化劑的計算成為後來研究的里程碑，科學家以此為基石，
提出更多的反應預測，並從過渡態來解釋立體位向的選擇性，也起到預測反應 的功效，帶領合成學家找到適合的反應條件。
隨著對電子描述的精確性以及電腦軟硬體的效能提升，電子總數較多的反 應變得容易進行計算，因此學界開始研究以有機金屬為催化劑的立體位向選
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擇。Breit et al.以 Rh 作為催化劑，進行末端炔與羧基的連結反應11，如下圖所 示：
Figure 3. Rh 催化劑進行末端炔與羧基的連結反應機構12
Breit 一開始針對反應提出編號 31 的過渡態預測，假設 Rh 催化劑會與苯甲酸上 的羧基-OH 有作用力，然而在實際實驗時透過質譜的觀察，並沒有發現到質子 化後的化合物，也沒有脫氫後的苯甲酸鹽，但卻在質譜、X-ray 及 NMR 中發現 32 號結構，此結構是末端炔利用炔基與 Rh 進行配位，而苯甲酸的碳氧雙鍵端 與 Rh 進行配位，之後苯甲酸進行氫離子轉移到末端炔結構上，形成編號 33 的 過渡態結構，而這樣的反應能障遠比 31 號的能障低了許多，因此可以推測合理 的反應路徑應為下方。因此，除了理論計算可以進行反應機構的推測外，與儀 器、光譜的搭配也是十分重要的，若能與儀器觀測到的中間物相互配合，便可 以更精確地描述反應機構。
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1-3 研究目的
我們將使用計算軟體 Gaussian 09 進行模擬，從計算的結果與結構分析立體 化學的反應路徑與立體選擇性，並與實際實驗結果呼應、解釋微觀現象。第一 部份將探討有機分子進行質子化反應的立體位向選擇，由不同的酸做為提供質 子化反應的來源，分析其反應能障，並說明可能的反應路徑。第二部分將探討 Rh 催化劑以不同的官能基修飾13，針對 aldol 反應時的立體位向選擇，從結構 與能障說明可能的反應路徑與立體位向選擇的證據。
6 Surface, PES)14。最簡單的概念可以從我們熟悉的雙原子分子系統說起，兩個原 子在不同距離的能量關係用圖形表示時，可用二維曲線呈現，然而，在多原子
1. 最大受力小於 0.00045 (Hartrees/Bohr)