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手性含氮配体的合成及其在手性亚砜制备中的应用
手性含氮配体的合成及其在手性亚砜制备中的应用
一、引言
手性分子具有重要的药物活性、化学反应活性以及对光学、电学、物理等性质的不同响应。因此，手性化学在有机合成、药物开发、材料科学等领域具有广泛的应用。在手性合成的过程中，手性配体是至关重要的一环，如何选择合适的手性配体来催化反应，是很多研究者关注的问题。
本文将介绍手性含氮配体的合成及其在手性亚砜制备中的应用。
二、手性含氮配体的合成
手性含氮配体广泛应用于金属催化反应、有机合成、生物学和药物化学等领域。手性含氮配体的合成一般可以通过以下几种方法：
1、手性氨基醇及其衍生物的合成
手性氨基醇及其衍生物是手性含氮配体的重要源头。它们可以通过手性化学或微生物法合成。具体合成过程如下：
1）手性化学合成：手性氨基醇和其衍生物可以通过手性还原剂、手性催化剂、手性衍生剂等手性化学方法得到。
以苯甲醛为起始物质，利用齐聚异戊醇（DIOL）进行选择性还原，得到手性二元醇，再通过催化加氢或取代反应，得到手性氨基醇。例如，苯甲醛经过化学还原剂的还原，得到一种主要产物，为手性1,2-二苯乙二醇。该二元醇与红酵母菌发酵获得的碳酸钙复合酶或酶反应，即可获得手性1,2-联氨基苯乙醇。
2）微生物合成：除了手性化学方法外，微生物发酵也可以合成手性氨基醇。例如，利用微生物的代谢功能，将一些有机化合物转化成手性氨基醇。
以红酵母菌为例，使用L-苹果酸、D-甘露醇和葡萄糖三种碳源进行发酵，得到一种手性氨基醇。
2、手性氨基酸的合成
手性氨基酸是手性含氮配体的重要前体。它们可以通过手性合成法和微生物法合成。具体合成过程如下：
1）手性合成法：手性氨基酸可以通过手性保护和脱保护的方法合成。如甲基二苯基矾酸半酯通过羰基保护得到有机磷试剂，通过脱保护反应和重结晶，得到(R)-N-(1-苯基乙基)丙氨酸。
2）微生物发酵法：使用微生物代谢肽酸的能力，合成手性氨基酸。
以大肠杆菌为例，利用大肠杆菌的代谢功能，将天门冬氨酸转化为手性异亮氨酸。
三、手性含氮配体在手性亚砜制备中的应用
手性亚砜是重要的中间体，广泛应用于药物合成、农药合成、染料合成等领域。使用手性氮配体作为催化剂，可以提高合成手性亚砜的立体选择性。下面我们将以铜催化的手性亚砜合成为例，介绍手性氮配体在手性亚砜制备中的应用。
铜催化的手性亚砜合成通过对烯醇的不对称氧化和亚砜化反应得到。手性亚砜的立体选择性主要由手性氮配体的选择性决定。以铜催化的不对称氧化环化亚砜化反应为例，其中，手性氨基醇配体具有参与氧化的羟基，相对于其他手性配体，它更有可能引发手性催化加速反应，并形成具有预期空间结构的手性亚砜化合物。
同时，手性邻菲啰啉、手性吡啶啉等也被广泛应用于铜催化的手性亚砜合成中。例如，手性吡啶啉可以催化顺式烯醇和甲基亚砜的反应，得到90%以上的对映选择性。手性邻菲啰啉也可以催化不对称氧化环化亚砜反应。
四、结论
手性含氮配体具有广泛的应用，可以通过手性化学和微生物方法合成。在手性合成中，手性含氮配体是不可或缺的一环。使用手性氮配体作为催化剂，可以提高手性亚砜合成反应的立体选择性。未来，手性含氮配体在有机合成、药物开发、材料科学等领域的应用仍然有很大发展空间。