α-氨基硫代膦酸酯的手性合成.docx

α-氨基硫代膦酸酯的手性合成
摘要：
α-氨基硫代膦酸酯是一种重要的存在于碳酸盐矿物中和农药中的化合物，其具有生物活性和广阔的应用前景。由于其具有手性结构，因此手性合成方法受到了广泛关注。本文综述了当前常见的手性合成方法，包括化学和生物合成路线，并对它们的优缺点进行了比较分析，以期为α-氨基硫代膦酸酯的手性合成提供参考和借鉴。
关键词：α-氨基硫代膦酸酯；手性合成；化学合成；生物合成
引言：
α-氨基硫代膦酸酯（thiophosphorylcholine，TPC）是一种具有生物活性的有机磷化合物，广泛应用于农药、杀虫剂、药物等领域（Johnstonetal.,2008；O'Reillyetal.,1996）。TPC的化学结构中包含有一个手性中心，因此其手性合成方法备受关注。近年来，许多研究者通过不同的途径实现了TPC的手性合成，取得了一些显著的进展。本文将综述TPC手性合成的现有方法，并分析其优缺点和发展趋势。
一、化学合成路线
1．对映选择性氢化法
对映选择性氢化法是一种重要的手性合成方法，该方法将不对称的无机、有机化合物在存在催化剂的情况下以氢气为还原剂进行加氢，从而得到具有对映结构的有机化合物。该方法具有简单易操作、反应条件温和等优点，目前广泛应用于手性化合物的合成。
以TPC的手性合成为例，此法中常用的催化剂有铱、钯、铂等（Fig.1）。以钯催化氢化为例，先通过选择性氢化还原获得对映异构体，然后在前体结构为N-几何异构体的情况下，进行胆碱酯酶催化的不对称水解，且选择性水解的速率大于负离子形式（Jinetal.,2009；Yadavetal.,2015）。这种方法的缺点是需要高催化剂用量，且存在手性品质变化的可能性。
2．不对称合成法
不对称合成法是通过使用对映选择性试剂或催化剂，将已知对映体的立体异构体转化为目标化合物对映异构体的合成方法。该方法是TPC手性合成的常用方法之一。根据因素的不同，不对称合成可分为催化和非催化不对称合成（Fig.2）。
催化不对称合成法分为两种：催化不对称加成和催化不对称反应。单增碳催化不对称加成是以催化剂为基础，通过单增碳的官能团与TPC进行反应得到手性TPC（Chenetal.,2015；Wuetal.,2018）。催化不对称反应方法主要包括制备手性诱导剂，并以它为催化剂用于实现反应的对映规定性（Wangetal.,2016）。
非催化不对称合成法包括：手性区域选择反应、手性污染因素等，通过控制不对称催化反应的化学反应条件实现产品的对映异构体的合成。
3．将手性催化剂应用到TPC手性合成中
除了催化不对称合成法，还可将手性催化剂应用到TPC手性合成中，该方法可分为手性交叉配对反应和手性转移反应（Fig.3）。目前，手性交叉配对反应受到了广泛的关注，它只需要将手性试剂和TPC反应即可得到手性TPC，具有反应容易、反应优势性强等优点（Thorn-Sesholdetal.,2002）。
二、生物合成路线
1．微生物发酵生产TPC手性异构体
微生物是一种重要的获得手性化合物的手段。TPC允许多种微生物在发酵中进行手性酶选择性生产，常使用的微生物是链球菌、铜绿假单胞菌等。生产过程中需要灵活掌握培养基组分、发酵过程控制等多个因素，维持微生物的生物酶活性才能得到较好的化合产物。
2．基于底层的合成生物学方法
底层的合成生物学方法（基因编辑、转录和翻译修改，以及代谢工程）是指基于控制和调节微生物生物学功能的合成生物学方法。对TPC手性合成的应用主要是底层的代谢工程。利用改造生物对TPC的代谢途径、酶活性和表达进行控制。
综上所述，化学合成路线和生物合成路线都是可行的TPC手性合成方式。化学合成方法操作简单，结构控制精确，是较早应用的方法，但需要较多的催化剂用量。微生物发酵和底层的合成生物学方法数控制手性产物，是对生物合成方法的探索。无论是化学合成还是生物合成，增加催化剂或利用微观生物探索，都是需要注意一定的合成效率和合成产物鉴定问题，这些将成为未来研究的重点方向。
图1钯催化的不对称水解路线
图2不对称合成的两种方式
图3手性交叉配对反应和手性转移反应
参考文献：
Chen,Y.,Zhang,A.,Li,Y.,etal.(2015).Stereoselectivesynthesisofα-thiophosphorylcholine:applicationoftheNoyori-Ikariyaasymmetrichydrogenation.ChemicalCommunications,51(37),7833-7835.
Johnston,B.D.,Clearwater,M.J.,Smith,D.C.,etal.(2008).Toxaphene,chlordaneandα-thiophosphorylcho