Science：南开大学利用两步法将脂肪族胺转化为非天然氨基酸

来源：生物谷

在一项新的研究中，来自中国南开大学的研究人员开发出一种将脂肪族胺转化为非天然氨基酸的两步法。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“Highly enantioselective carbene insertion into N–H bonds of aliphatic amines”。论文通讯作者为南开大学化学学院的周其林（Qi-Lin Zhou）教授和朱守非（Shou-Fei Zhu）教授。他们在这篇论文中描述了他们的方法、它的工作原理以及可能从它的使用中获益的应用。美国哈佛大学的John Ovian和Eric Jacobsen针对这项研究在同期Science期刊上发表了一篇评论类型的文章，概述了与富含氮的反应物成键的一些障碍。

图片来自Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw9939。

这些研究人员首先指出手性胺广泛应用于各种天然产物中，并指出它们在农药和药物中也有广泛的应用。他们指出，在2016年最常用的200种处方药中，有43％至少具有一个脂肪族胺部分。他们进一步指出，正因为如此，开发形成碳氮键（C–N键）的对映选择性过渡金属催化的反应在化学界引起了极大兴趣。

化学家们使用多种含有碳氮键的化合物，它们的碳氮键可能存在两种镜像方向。但是由于氮与给定的催化剂相互作用，使用这些化合物进行反应会带来困难。

在这项新的研究中，这些研究人员通过开发出一种将脂肪族胺转化为非天然氨基酸的两步法，找到了解决这个问题的方法。在他们的方法中，他们使用一种铜催化剂作为活化碳反应物的手段，然后添加了硫脲催化剂，通过氢键反应产生高选择性的产物。他们指出这种化学转变的成功取决于这两种催化剂的独特性能。他们进一步报道针对一系列酯/胺偶联剂（ester/amine coupling partner）的重氮衍生物，所产生的反应应当也同样有效。

这些研究人员进一步指出，胺与类卡宾（carbenoid）分子之间的配对可通过羧基来加以稳定，并提供了一种产生非天然α-氨基酸衍生物的好方法。该方法还为金属催化的类卡宾分子插入到脂肪3族胺的N-H键中开辟了一条路径，并代表了开发新的不对称化学转变的潜力。

参考文献：
1.Mao-Lin Li et al. Highly enantioselective carbene insertion into N–H bonds of aliphatic amines. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw9939.
2.John M. Ovian et al. A catalytic one-two punch. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaz6166.
3.Using a two-step approach to convert aliphatic amines into unnatural amino acids
https://phys.org/news/2019-11-two-step-approach-aliphatic-amines-unnatural.html