研究實現可見光介導的對映體歸一胺基酸衍生物的合成

2020-11-29 科學網

研究實現可見光介導的對映體歸一胺基酸衍生物的合成

作者:

小柯機器人

發布時間:2020/11/26 13:23:46

近日,武漢大學化學與分子科學學院Chun-Jiang Wang課題組的研究顯示,利用布朗斯特酸/光氧化還原協同催化,可實現可見光介導的對映體歸一胺基酸衍生物的合成。該研究於2020年11月20日發表於《德國應用化學》雜誌。

該工作中,在Brønsted酸和光氧化還原的協同催化下,甘氨酸酯和外消旋α‐溴酮之間實現了前所未有的自由基交叉偶聯反應,為合成高價值對映體豐富的非天然胺基酸衍生物提供了一個有效的平臺。這種雙重催化提供了一種強大的能力來控制反應自由基中間體和亞胺離子,從而以一種高度立體化學的方式實現對映體歸一的鍵形成。一系列有價值的富含對映體的非天然α-胺基酸衍生物(帶有兩個毗連的立體生成中心)容易獲得,且具有高非對映選擇性和出色對映選擇性,包括帶有獨特β-氟化四元立體中心的α-胺基酸或者其β-全碳對應物。

值得注意的是,研究人員在這種雙催化體系中觀察到強烈的手性放大效應。

據介紹,富含對映體的非天然胺基酸是有機合成的重要組成部分,通過增強肽的功能在藥物和生物材料中發揮重要作用。

附:英文原文

Title: Visible‐Light‐Enabled Enantioconvergent Synthesis of α‐Amino Acid Derivatives via Synergistic Brønsted Acid/Photoredox Catalysis

Author: Chun-Jiang Wang, Chao Che, Yi-Nan Li, Xiang Cheng, Yi-Nan Lu

Issue&Volume: 20 November 2020

Abstract: Enantioenriched unnatural α‐amino acids are significant building blocks for organic synthesis and play an essential role in pharmaceuticals and biological materials by augmenting the functions of peptides. An unprecedented radical cross‐coupling reaction was achieved between glycine esters and racemic α‐bromoketones catalyzed by  synergistic Brønsted acid/photoredox catalysis  , thus serving as an efficient platform for the synthesis of highly valuable enantioenriched unnatural α‐amino acid derivatives. This dual catalysis provides a powerful capability to control the reactive radical intermediate and iminium ion, thereby enabling enantioconvergent bond‐formation in a highly stereochemical manner. An array of valuable enantioenriched unnatural α‐amino acid derivatives bearing two contiguous stereogenic centers are readily accessible with high diastereoselectivity and excellent enantioselectivity, which include  α‐amino acids with a unique  β‐fluorinated quaternary stereocenter or its β‐all‐carbon counterpart. Notably, a strong  chiral amplification effect  was observed in this dual catalytic system..

DOI: 10.1002/anie.202012909

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202012909

相關焦點

  • 封面文章:藥明康德開發出適於DEL的可見光介導的脫羧偶聯反應
    該方法採用α-胺基酸和羰基化合物分別作為親核部分和親電部分,實現了光氧化還原介導的sp3碳碳鍵偶聯反應,具有條件溫和、高效且底物適用性廣等特點,未來可實現百萬級化合物的合成,在DEL庫的構建中具有巨大的應用前景。
  • 上海有機所反應時長依賴的對映發散性合成研究取得進展
    動力學拆分反應就是利用外消旋底物分子中的一對對映異構體與手性催化劑之間反應速率的差別,通過精準控制反應時長實現目標產物和底物分子單一對映異構體的富集。但在一般的動力學拆分反應中,產物分子的絕對構型仍然由手性催化劑的絕對構型決定。若要獲得產物分子的不同對映異構體,仍需使用不同絕對構型的手性催化劑。
  • 光介導的手性磷酸鹽催化N-乙醯基烯胺的不對稱雙官能化反應
    該反應以手性磷酸鋰作為催化劑,在存在或不存在光氧化還原催化劑的情況下,均可以實現N-乙醯基烯胺的不對稱雙官能化反應,得到多種高度官能化的手性胺衍生物。背景介紹烯烴的不對稱雙官能化是構建複雜手性分子的一種重要手段,廣泛應用於許多天然產物和藥物分子的全合成中,而其中自由基參與的烯烴雙官能化反應在近年來發展迅猛。
  • JACS:利用外消旋中間體的發散反應合成高選擇性對映體溴醇
    在該合成過程中,烯烴到烯烴轉移的過程和β-滷代碳正離子介導的途徑是影響立體選擇性的主要因素。因此,科研人員重點研究分子內不對稱滷環化反應。近日,德國柏林自由大學的Mathias Christmann教授課題組提出,利用手性磷酸做催化劑,酯類化合物的氧原子進攻滷鎓離子,水作為親核試劑進攻酯羰基的合成方法,製備出環狀半原酸酯中間體,中間體裂解得到目標產物對映體溴醇(Figure 1a)。
  • β-氨基烯丙醛衍生物合成研究獲進展
    中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院朱強博士組在利用銅/鐵共催化的炔丙基胺衍生物通過類Meyer−Schuster重排反應合成β-氨基烯丙醛衍生物方面取得新進展
  • JACS鎳光氧化還原催化的對映選擇性C(sp3)–H醯基化
    但是它的對映選擇性合成仍然充滿挑戰。目前的合成報導高度依賴於羰基化合物的不對稱親電或親核胺化反應。但這些方法通常需要特定的氨基化試劑或者繁瑣的步驟來製備α-官能化的羰基化合物(Figure 1b)。近年來,過渡金屬和光氧化還原雙重催化方法已經成為構建化學鍵的有效工具。
  • 全合成「出馬」,對映異構辨真假
    然而,令人疑惑不解的是,(-)-keramaphidin B在自然界中存在對映異構體 (+)-keramaphidin B((+)-2, 圖1),而與(-)-keramaphidin B和(+)-keramaphidin B結構最相似的一對類似物卻是上文提到的一對假對映異構體xestocyclamine A 和ingenamine。
  • 中國科大在可見光催化脫羧偶聯反應領域取得重要突破
    近年來,光催化反應在合成化學領域不斷取得突破,一系列光催化反應體系被發現,並成功應用於各種複雜化合物的合成中,展現出突出的合成價值和應用潛力。光誘導分子間的電荷轉移可以通過非共價鍵的方式在電子給體和受體之間發生,並不限定每一個底物(給體或受體)都要在特定波長範圍內具有吸收效應,只需要滿足給體和受體結合形成的複合物在特定波長的範圍內具有吸收即可,這樣就可以簡化光催化體系構成,降低催化劑成本。
  • 科學家實現光酶對映選擇性分子間自由基氫烷基化
    科學家實現光酶對映選擇性分子間自由基氫烷基化 作者:小柯機器人 發布時間:2020/6/11 16:08:15 美國伊利諾伊大學香檳分校Huimin Zhao團隊實現了光酶對映選擇性分子間自由基氫烷基化
  • :江西師大趙軍鋒課題組實現炔醯胺介導的大環內酯化
    但這些方法的關環前體不易得、轉化條件苛刻、且多涉及到過渡金屬催化劑的使用,大大限制了這些方法的推廣。通過開環羥基酸的分子內酯化反應實現關環一直是有機化學家重點關注的方法,但由於這一過程的熵效應和焓效應對反應都是不利的,大環內酯化反應一直是有機合成化學中一個極具挑戰性的難題。目前的大環內酯化主要是通過活化開環羥基酸的羧基或羥基或二者同時活化來實現分子內酯化關環。
  • 科學家利用計算推動微生物轉氨元件發掘與胺基酸高效利用
    酮酸作為L-胺基酸合成的直接前體物質,在人體和動物的新陳代謝中起著重要作用,被廣泛應用於醫藥(複方酮酸片用於治療慢性肝腎功能衰竭)、食品(功能飲料)、農業和養殖業等多個領域。但目前酮酸的化學合成需要使用昂貴的催化劑或特殊的起始化合物,從而存在高生產成本和環境不友好等諸多缺點。因此,使用生物基L-胺基酸轉化生產酮酸在可持續性與經濟性方面具有優勢。
  • 可見光碟機動「2+2」環加成反應合成氮雜環丁烷
    為了解決這一難題,Corinna Schindler教授課題組設想能否利用環狀肟作為反應原料,在可見光的照射下將其激發到三線態。鑑於環狀肟不能進行順反異構,這樣三線態中間體就可能與另一分子烯烴進行分子間[2+2]環加成反應,從而得到目標產物氮雜環丁烷(圖2c)。
  • 南師大孫培培課題組:成功合成了磺醯化的二氫苯並呋喃衍生物
    自由基介導的分子內的氫原子轉移(Hydrogen Atom Transfer, HAT)是一種溫和、高效的活化遠程碳氫鍵的方法,可用於合成功能化的環狀化合物。參加工作以來圍繞串聯反應合成雜環化合物、可見光催化或有機電化學促進的自由基反應等展開研究,取得了一系列原創性的成果。迄今以第一/通訊作者在J. Am. Chem.
  • 科學家利用計算推動微生物轉氨元件發掘與胺基酸高效利用
    然而,我國作為胺基酸生產和消費大國,大宗型胺基酸產品已經進入供過於求的狀態。因此,發展使用生物基L-胺基酸作為初始原料生產高附加值產品的新型生物技術,對可持續性發展與產業升級具有重要意義。酮酸作為L-胺基酸合成的直接前體物質,在人體和動物的新陳代謝中起著重要作用,被廣泛應用於醫藥(複方酮酸片用於治療慢性肝腎功能衰竭)、食品(功能飲料)、農業和養殖業等多個領域。
  • 新方法可高效合成苯並呋喃衍生物
    ,首次報導了合成苯並呋喃衍生物的新方法。2015年,有34種臨床批准的藥物是苯並呋喃衍生物,包括達非那新、維拉唑酮、雷美替胺等。苯並呋喃乙胺類化合物是苯並呋喃衍生物中的重要一類化合物,是α2-腎上腺素受體拮抗劑的合成前體,並對血清素5-HT2和5-HT1A受體具有高親和力,引起了合成化學家的高度重視。但此前報導的合成路線冗長、產率低且高溫,需使用過渡金屬催化劑等,發展一種合成苯並呋喃基乙胺高效便捷的新方法是急需解決的問題。
  • 胺基酸衍生物代謝(三)
    合成和釋放組胺的主要細胞是免疫系統的肥大細胞和嗜鹼性粒細胞,胃腸系統的腸嗜鉻樣細胞和神經元。其中免疫細胞合成的組胺佔總量的90%以上。組胺的合成。少突膠質前體細胞中的H3R信號途徑。引自PLoS One. 2017; 12(12): e0189380.
  • 中科院微生物所吳邊研究組利用計算推動微生物轉氨元件發掘與胺基酸高效利用
    然而,我國作為胺基酸生產和消費大國,大宗型胺基酸產品已經進入供過於求的狀態。因此,發展使用生物基L-胺基酸作為初始原料生產高附加值產品的新型生物技術,對國家的可持續性發展與產業升級具有重要的經濟意義和社會價值。酮酸作為L-胺基酸合成的直接前體物質,在人體和動物的新陳代謝中起著重要的作用,被廣泛應用於醫藥(複方酮酸片用於治療慢性肝腎功能衰竭)、食品(功能飲料)、農業和養殖業等多個領域。
  • 胺基酸的合成與必需胺基酸(一)
    在20種基本胺基酸中,人類可以合成其中的11種。另外9種胺基酸必需從食物中攝取,所以稱為必需胺基酸,即苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、色氨酸、賴氨酸、組氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸(Annu Rev Plant Biol. 2016 Apr 29;67:153-78.)。
  • 酶促對映選擇性還原α, β-不飽和亞胺合成嗎啡烷關鍵中間體取得進展
    該中間體的合成方法有經典的拆分法、過渡金屬不對稱催化氫化法以及環己胺氧化酶與硼胺結合的去消旋化法,但是這些方法普遍存在立體選擇性差、生產成本高、原子經濟性差或環境汙染嚴重等缺點。中國科學院天津工業生物技術研究所研究員朱敦明、吳洽慶帶領的生物催化與綠色化工團隊,利用亞胺還原酶(Imine Reductase,IRED)對映選擇性還原了一系列α, β-不飽和亞胺(1-苄基六氫異喹啉衍生物),成功有效製備了相應的1-苄基八氫異喹啉衍生物,為該類化合物的合成提供了一種有效的生物催化方法。