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.     

氨气新用途:不对称合成手性α-氨基酸

<正>手性一级胺普遍存在于天然产物、药物、农药等分子中,比如构成生命体的20种天然α-氨基酸大部分都是手性一级胺.因此,发展简单高效的方法合成手性一级胺具有重要意义.另一方面,氨气是除了氮气外最便宜易得的氮源,已经被广泛应用于化工生产和有机合成中.但在手性合成方面,     

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.     

光催化的硝酮与芳醛的不对称自由基偶联反应:光学纯邻氨基醇的对映选择性合成

正手性β-氨基醇是一类重要的化合物,其结构广泛存在于许多生物活性天然产物、药物及功能材料等分子中(图1),在有机合成中既是一类非常有用的合成砌块,又是重要的手性辅剂和手性配体,因此研究高效的不对称合成方法制备光学活性的手性β-氨基醇化合物一直是有机化学家关注的一个重要课题.在过去的几十年里,化学家虽然发展了很多方法,但仍然存在诸多不足,比如反应受试剂和底物     

α-氨基膦酸及次膦酸类化合物对水稻纹枯病菌的QSAR研究

多种α-氨基膦(次膦)酸类化合物均具有生物活性。近年来,从中开发出一些品种可作除草剂或杀菌剂使用。关于此类化合物的作用机制,曾有人认为α-氨基膦酸化合物具有与天然氨基酸相似的分子结构,在生物体内可能被有关酶误认为是氨基酸而参与了蛋白质的合成。但由于α-氨基膦酸毕竟不同于氨基酸,这样就有可能抑制了生物体蛋白质的合成或代谢。     

可见光氧化还原催化制备β-硝基酮

胺基酮在天然产物和药物合成方面具有极其重要的价值. Mannich反应是合成β-胺基酮的重要方法,但仍然存在局限性:无法合成-NH₂未被修饰的β-氨基酮或-NH₂连在β-季碳上的酮.本文利用可见光诱导的氧化还原催化,由烯醇三甲基硅醚与偕溴代硝基烃在温和条件下制备各种β-硝基酮,包括硝基连在β-季碳上的酮.这些结构新颖的β-硝基酮很容易转化为β-NH₂酮、1,3-氨基醇、α,β-不饱和酮、β-氰基酮和γ-硝基酮.     

手性磷酸催化的不对称Ugi四组分反应

正Ugi反应最早报道于1959年,是指将一分子醛或酮、一分子胺、一分子羧酸以及一分子异腈通过一锅法缩合生成具有类多肽结构的α-酰氨基酰胺的四组分反应.α-酰胺基酰胺结构广泛存在于各种生物活性分子、天然产物和药物分子中(图1),在新药发现中是一类优势骨架,也是一些重要有机分子的功能单元,因此这类化合物的合成一直是有机和药物化学家们关注的热点.     

天然产物中β-位甲基化氨基酸单元的生物合成研究进展

相对于组成蛋白质大分子的20种标准氨基酸,更多的非标准氨基酸(将近500种)被引入天然产物的生物合成中,后者对于天然产物发挥独特的生物学功能具有至关重要的作用.β-位甲基化氨基酸作为一类非标准氨基酸,在一些活性天然产物的生物合成中及初级代谢中也有很多报道.它们的生物合成主要通过3种方式:(1)谷氨酸变位酶催化;(2)甲基转移酶和氨基转移酶联合催化;(3)S-腺苷甲硫氨酸自由基酶催化.本文综述了近年来文献中报道的天然产物中β-位甲基氨基酸单元的生物合成方式,通过代谢工程、合成生物学及酶工程的手段,将有助于提高含有该单元的活性天然产物的产量,同时有助于创造更多含有该单元的非天然-天然产物.     

冰片助剂新手性源的合成及其立体专一性反应

近年来,5-羟基-2(5H)-呋喃酮作为某些具有生理活性天然产物的重要结构组分以及作为合成子用于天然产物的合成,引起了人们广泛的重视.我们曾报道了手性5-烷氧基-2(5H)-呋喃酮的有关研究工作,其中包括5-(艹孟)氧基-2(5H)-呋喃酮的合成及其不对称1,3-偶极环加     

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.     

光学纯机械面手性轮烷及面手性大环化合物合成研究进展

近年来,面手性逐渐引起了多个领域科学家的关注.面手性结构单元广泛存在于多种活性天然产物和药物分子中,如机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物.这两类结构在分子机器、分子识别、不对称催化以及药物研发等多个领域展示出了重要的应用价值.然而,由于机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物的结构复杂性,合成这两类化合物仍然面临着较大挑战,且合成方法相对较少.因此,研究高效制备上述两类面手性化合物的新策略是非常有价值的研究方向.目前,合成化学家已发展了手性色谱分离技术、手性源诱导、过渡金属或酶催化的不对称环化反应等制备面手性化合物的策略.本文综述了制备光学纯机械面手性轮烷和面手性大环两类结构的研究进展,旨在启发从事相关领域的合成化学家发展更多高效合成面手性结构的新策略,从而为高效构筑机械平面手性轮烷化合物和平面手性大环化合物提供借鉴.     

氨基酸手性修饰砌块用于不对称合成

利用以苯基甘氨酸1为代表的、来源丰富的α-氨基酸通过还原和官能团保护。修饰为氨基醇手性砌块3.5-（τ-孟氧基）-3-溴-2（5H）-呋喃酮手性试剂4与3在温和的条件下发生串联的不对称双Michael加成/分子内亲核取代反应，得到了具有4个新的手性中心的氨基酸手性修饰砌块/螺环/环丙烷类化合物7（52%，非对映体过量（de）≥98%），经元素分析，[α]D^20，UV，IR，^1HNMR,^13CNMR,MS以及X射线四圆衍射测定，确认了它的化学结构、立体化学和绝对构型，其结果可以为手性砌块的引入，合成含有某些活性官能团的复杂结构化合物以及探讨它们的生物活性提供新的方法和途径。     

一种新颖的不对称Michael加成-消除反应的研究

由于2(5-H)-呋喃酮的组份广泛地存在于具有生理活性的天然产物中,以及被用作有机合成的中间体,近年来,有机化学界对Υ-取代基α,β-不饱和丁烯内酯的合成和结构性能的研究给以极大的兴趣和关注。我们新近报道了新的手性源5-(1-(?)氧基)-3,4-二氯-2(5-H)-呋喃酮的合成及结构。本文在此基础上研究了手性源1与一系列硫醇类化合物及胺类化合物的反应,结果生成一类新颖不对称Michael加成/消除反应的立体专一性产物,它为新的手性源5-(1-(?)氧基)-4-硫醇基(或氨基(-3-氯-2(5-     

手性聚合物与光学拆分——Ⅲ.DL-组氨酸的配位体交换色谱

配位体交换色谱拆分外消旋α-氨基酸的研究,是苏联学者Davankov等早于七十年代初业已开始的,至今这一方面的研究还很活跃。对用于光学拆分的高分子载体来说,如何得到具有手性识别环境的手性高分子是重要的问题。作者曾经做了手性配体聚合物的合成及用其拆分DL-氨基酸的研究。在我们过去的工作中,用手性树脂Ⅰ、Ⅱ的铜(Ⅱ)络合物去拆     

多肽研究(Ⅱ)——α-人心房肽带保护基六肽片段(11—16)的合成

α-人心房肽具有强大的利尿、扩张血管、降低血压等作用。为满足人们对其药理及生理作用的深入研究及临床实验,我们用溶液法成功地合成了该28肽。但在文献[3]报道α-人心房肽带保护基的5个片段合成中,其中1个六肽片段(11—16)的总收率不够理想,这样将会影响到α-人心房肽的大量合成。为此,我们对该六肽片段的合成又作了进一步的研究。首先按原路线改用N-羟基苯骈三唑活泼醋法进行缩合(合成路线见图1)。     

用四氢噻唑-2-硫酮分解氨基酸铜络合物的研究

多官能团的氨基酸如L-赖氨酸、L-酪氨酸在合成肽过程中或进行其它化学反应时,常需将其侧链官能团ε-氨基或酚羟基加以适当的保护。通常的方法是使氨基酸的α-氨基和α-羧基与二价铜离子形成一个稳定的络合物(Ⅰ):     

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.     

手性药物的四个课题

据国家自然科学基金委员会2007年8月21日报道。“十五”重大项目“手性与手性药物研究中的若干科学问题研究”围绕四个主要课题开展研究，进展显著。 在手性碳的不对称合成研究中，发展了在路易斯酸作用下通过片呐醇串联重排反应构筑手性季碳中心、手性配体参与炔烃对羰基化合物不对称加成反应的新方法。并用于合成一系列具有药用价值的天然产物。设计、合成了新型的硫代膦酰胺类手性配体和新型L-脯氨酰胺有机催化剂。     

蜂毒新多肽部位BV I-2H的分离纯化及其生物学活性

利用蜂毒治疗类风湿性关节炎(RA)已有悠久的历史,并取得了良好的治疗效果.为研究其抗炎机制及确定有效的抗炎成分,利用凝胶过滤层析、肝素亲和柱层析、高效液相色谱等方法分离蜂毒多肽,并观察蜂毒多肽对小鼠脾淋巴细胞细胞周期、细胞因子合成及IκBα蛋白磷酸化的影响.高效液相色谱检测分离得到的蜂毒多肽BV I-2H为单一对称峰,电喷雾质谱检测结果表明BV I-2H是蜂毒多肽混合物,其主要成分的分子量为644.8 u.BV I-2H可抑制ConA诱导的小鼠脾淋巴细胞增殖和IL-1合成,可使ConA诱导的脾淋巴细胞呈现明显的G2/M期阻滞.此外,BV I-2H可抑制PMA诱导THP-l细胞合成TNFα,抑制TNFαmRNA的表达及IκBα蛋白磷酸化.实验结果提示,蜂毒多肽BV I-2H是蜂毒发挥抗炎作用的重要组成成分.     

聚3-羟基丙酸及其共聚物的生物合成

3-羟基丙酸是重要的平台化合物,其聚合物是一种性能优异的新型可生物降解塑料,而且3-羟基丙酸与其他羟基脂肪酸形成共聚物时,可提高材料的延展性和生物降解能力.由于已知的生物都不能天然合成聚3-羟基丙酸,所以早期研究中聚3-羟基丙酸及含3-羟基丙酸单体的共聚物的生物合成都依赖于3-羟基丙酸或其结构相关前体,如丙烯酸、1,3-丙二醇等.这些价格昂贵的前体物质的使用,增加了聚3-羟基丙酸的生产成本.近年来,随着基因工程技术的应用,已有两条人工代谢途径可利用廉价碳源(如葡萄糖、甘油等)合成聚3-羟基丙酸,而且结构和单体比例可控的系列3-羟基丙酸共聚物也已成功合成.与使用结构相关前体相比,聚3-羟基丙酸及其共聚物的生产成本已大大降低,但仍然高于石化基塑料.目前,聚3-羟基丙酸合成研究的主要问题是如何进一步提高聚3-羟基丙酸及其共聚物的合成效率,降低生产成本.