手性分子合成进展

一、背景介绍

手性是自然界的一个本质特征，在多种化学和生物过程中起着至关重要的作用，例如大部分藤本植物茎蔓的螺旋是右旋的，小部分是藤本植物是左旋。生命活动依赖于分子的手性，构成生命体系生物大分子的基本单元如碳水化合物、氨基酸等大部分物质都是手性分子。如何合成手性分子一直是研究者热衷研究的方向。

二、文献分析

1、膦的手性汇聚合成

第一作者：王伟韩

通讯作者：张清伟

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s44160-022-00123-3

发表日期：2022年7月28日

膦中心手性化合物在药物合成等领域都有着非常重要的应用，典型的合成膦中心手性化合物需要预先制备膦中心手性二级膦氧化合物，进而通过炔丙基反应合成膦中心手性化合物，该反应不仅反应条件较为苛刻，而且需要多个合成步骤。张等人报道了一种镍催化下高对映选择性合成一系列膦手性化合物，同时合成了具有膦中心手性和轴手性的联烯基膦化合物。手性膦化合物很容易与过渡金属络合物结合，并保留了立体纯度。该文章发现了外消旋体原料不经消旋化即可发生的手性汇聚的现象。

2、首个具有能量转移作用机制的手性催化人工光酶

第一作者：孙宁宁、黄建建

通讯作者：钟芳锐、吴钰周、陈希

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05342-4

发表日期：2022年9月21日

自然界存在的酶，尽管种类繁多，功能多样，但主要是通过热化学激活作用。酶是一种蛋白质，绝大多数的生命活动都需要酶的参与。将光催化模式整合到蛋白质中，如三重态能量转移，可以创造出人工光酶，扩大自然生物催化的范围。钟等人报道了世界上首个具有能量转移作用的手性催化人工光酶。通过结构优化，为吲哚衍生物的分子内[2+2]光环加成反应提供了良好的对映选择性变体，具有良好的底物通用性和优良的对映选择性。该研究将蛋白质腔中的人工三联光酶的能量转移反应活性提高了7-10 倍，开辟了一种有价值的对映选择性光化学合成的方法，为解决手性光反应提供了一种可取的方法。

3、构建非天然手性环状单萜新策略

第一作者：张功

通讯作者：陈庆安

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00825-z

发表日期：2022年8月18日

萜类化合物是一类具有异戊二烯单元的天然产物，具有重要的生理活性，萜类化合物的合成与转化是生物体内最重要的代谢途径之一。自然界经过数百万年的进化，产生了各种各样的环状单萜类化合物。陈等人通过异戊二烯与杂环的杂芳基化，意外地创造了一种非天然的单萜骨架。在镍催化下，构建了一系列含四元碳立体中心的环单萜衍生物，收率高达98 %，对映体过剩率高达97 %。初步的机理研究表明，该反应在镍催化下通过异戊二烯的自聚，形成手性环状单萜中间体和杂环的C-H烷基化途径进行。这项工作不仅有助于异戊二烯的高效对映选择性转化，而且为合成不同生物活性的非自然单萜框架提供了指导。

4、手性纳米农药

第一作者：高锐等

通讯作者：胥传来等

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00823-1

发表日期：2022年8月19日

植物发生病虫害是一种无法避免的自然现象，农药是预防植物发生病虫害的一种有效手段。针对哺乳动物开发的抗病毒药物对植物的效果有限，因此必须采用替代策略来解决这一生物学和可持续性问题。胥等人研制了一种独特的手性纳米粒子Cu1.96S，该纳米粒子可以在阳光下选择性地裂解烟草花叶病毒的衣壳。在避免过敏反应和较大的环境影响的同时，纳米粒子在原生质体和植物中分别抑制了98.7%和92.6%的病毒侵染性。这些发现表明，纳米粒子结合了金属离子的蛋白分解活性和纳米手性的位置选择性，可以作为有效的抗病毒药物，该研究开发了一种不产生抗药性的纳米农药。

5、手性环内联烯的不对称催化合成

第一作者：石斌

通讯作者：陆良秋

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117215

发表日期：2022年3月25日

联烯化合物具有独特的结构和性质，在很多领域都有应用，如合成化学、材料科学等，联烯化合物一直受到合成界的持续研究。陆等人提出了一种将钯催化的不对称[3+2]环加成与烯炔Cope重排相结合的新策略，实现了高效、不对称合成手性九元环内联烯化合物，同时基于实验结果和文献报道提出了一个可能的反应机理。该方案为从易得的化学品中生产各种富含对映体的环内烯类化合物提供了一个有效和通用的平台。这种接力策略为合成具有挑战性的手性环烯类化合物铺平了道路，为发现潜在的分子功能奠定了基础。