一个新颖南极微生物酯酶EST112-2的功能鉴定和在手性叔醇(S)-芳樟醇制备中的应用（英文）

手性叔醇是合成药物和一些香料产品的非常重要中间体.芳樟醇是叔醇的一种,不同构型的芳樟醇具有不同的香气.因此如何研发合适的制备方法以获得高光学纯度的芳樟醇等叔醇是急需解决的技术问题.生物酶催化合成符合绿色化学的理念,但是由于叔醇化学结构中的空间位阻影响,使用生物酶催化的拆分反应制备高光学纯度的叔醇比较困难.对来自南极微生物的一个新的酯酶EST112-2进行了功能鉴定,并将其作为合成手性芳樟醇的生物催化剂.EST112-2可以通过不对称水解乙酸芳樟酯获得(S)-芳樟醇.对反应的p H、温度、共溶剂、底物浓度、催化剂用量以及反应时间等参数进行优化,EST112-2制备的(S)-芳樟醇的光学纯度大于66%,得率超过72%.EST112-2制备的(S)-芳樟醇的光学纯度要远远高于以往报道.

叔醇的动力学拆分研究进展

手性叔醇结构广泛存在于生物活性物质、天然产物和药物分子中,实现其高效不对称催化合成具有重要意义.消旋醇的动力学拆分是一种合成高光学纯度手性醇的重要方法,然而由于叔醇α-碳上带三个不同的非氢取代基团,手性识别难度较大,因而发展高效且具有广泛底物适用性的叔醇动力学拆分方法具有较大的挑战.尽管如此,近年来非酶催化的叔醇的动力学拆分领域取得了快速的发展,一些新颖的不对称催化反应、催化体系被成功应用于叔醇的动力学拆分反应中.对叔醇动力学拆分反应进行了系统总结,分类介绍了这些反应的底物适用性、特点、机理以及局限等,并对该领域的未来发展进行展望.

高对映选择性的有机催化的二氟烯醇硅醚与β,γ-不饱和-α-酮酸酯的不对称Mukaiyama-aldol反应

首次研究了二氟烯醇硅醚1与β,γ-不饱和酮酸酯2的反应.发现不论使用叔胺或叔胺-氢键给体双功能催化剂,均专一地发生Mukaiyama-aldol反应生成相应的叔醇3.利用手性氢化奎宁衍生的双功能脲催化剂11高对映选择性地实现了这一反应,为合成α-二氟烷基取代的手性叔醇提供了一种新方法.不同芳基取代的二氟烯醇硅醚以及γ位不同芳基取代的酮酸酯化合物均反应良好.在所考察的15个例子中,反应产率中等到良好(44%～81%),对映选择性中等到优秀(72%～96%).反应产物可方便转化为二氟烷基取代的手性二醇或三醇化合物.

钯配合物与手性方酰胺协同催化的乙烯基碳酸乙烯酯与醛的不对称脱羧环加成反应

利用金属钯与非手性膦配体原位生成的钯配合物和手性方酰胺为协同催化体系实现了乙烯基碳酸乙烯酯(VECs)与甲醛的不对称脱羧环加成反应,以良好的产率和对映选择性得到了手性叔醇类化合物.发现了有机小分子催化剂-手性方酰胺可实现该反应的不对称诱导,为通过两性离子烯丙基钯中间体的环加成反应的研究提供了新的思路.

去对称化策略合成Ingramycin右部片断

在构筑天然产物英格拉霉素分子中的手性叔醇时,不采用常规的不对称合成及使用手性源的方法,利用分子本身结构上的对称性,首先合成对称的非手性前体化合物,然后在脂肪酶催化下进行选择性酯水解反应,既推进了官能团的转化,又构筑了合成上具有挑战性、位阻较大的季碳立体中心.本路线以易得的烯丙基溴和乙酸乙酯为原料,经11步反应合成了英格拉霉素右部片断,总收率26.7%,ee值为50.84%.

英格拉霉素右部片断的合成

英格拉霉素右部片断含有挑战性的手性叔醇结构.以本实验室发展的[2,3]-Meisenheimer重排为关键反应,以D-丝氨酸为起始原料,经Wittig反应、[2,3]-Meisenheimer重排、NaBH4选择性还原酯基等15步反应,合成了英格拉霉素右部片断,总收率为28%,ee值为90%.

(-)-Frontalin的形式合成

(-)-Frontalin是用于手性叔醇构筑测试的基准分子之一.以本实验室发展的[2,3]-Meisenheimer重排为关键反应,以L-天冬氨酸衍生物为起始原料,经Wittig反应、酯基还原、二醇双乙酰化、[2,3]-Meisenheimer重排等7步反应,实现了(-)-Frontalin关键中间体的合成,总收率为34%,ee值为94%.论文工作将[2,3]-Meisenheimer重排构筑手性叔醇的底物范围,从α,β-不饱和酯基的共轭烯烃扩展至孤立烯烃,充分证明了用[2,3]-Meisenheimer重排构筑手性叔醇更加一般的特征.

高三尖杉酯碱和三尖杉酯碱的合成研究

天然药物高三尖杉酯碱和三尖杉酯碱是从三尖杉植物的叶和茎中分离得到的微量生物碱,是手性化合物。结构上,二者不仅含有一个共同的母核三尖杉碱,酯基侧链的α位也均为手性叔醇。因母核三尖杉碱和酯基侧链较大的空间位阻,两个结构片段的酯化偶联具有较大的挑战性。设计合成位阻较小的侧链中间体是酯化反应发生的关键。因此,化学家们相继合成了结构多样的α-羰基羧酸侧链以及含有杂环的侧链中间体,如四元内酯杂环侧链、四氢呋喃杂环侧链、六氢吡喃杂环侧链、七元内酯杂环侧链,并成功地完成了高三尖杉酯碱、三尖杉酯碱和同属其他活性生物碱的合成。本文基于本课题组的相关研究,根据侧链片段的构建策略和方法,综述了天然药物高三尖杉酯碱、三尖杉酯碱以及其他天然产物的合成研究。不仅总结了近几年来的新进展,还对我国老一辈的科学家们在此方面作出的贡献进行了回顾。