西湖大学邓力，最新JACS：手性α-氨基膦酸酯的合成！

第一作者：Jiaxiang Lu, Yang Yu

通讯作者：邓力

通讯单位：西湖大学

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α-氨基膦酸（α-Aminophosphonic acids）是一类重要的α-氨基酸生物电子等排体，具有多种重要的生物学活性。本文报道了一种通过极其高效的有机催化剂实现的α-氨基膦酸酯的高对映选择性异构化反应，其总转化数（TON）为20000-1000000。这种催化剂在ppm（百万分之一）的低负载量下，对各种α-烷基亚膦酸酯实现了高达93%以上的对映体过量（ee）。

计算研究表明，这种小分子催化剂通过一系列弱键相互作用网络，实现了类似酶的催化效率，有效预组织了底物和催化剂形成类似过渡态复合物。考虑到底物耐受性、催化效率和机理，这种有机催化剂可以被视为一个小分子异构酶。

图文导读

图1：手性α-氨基膦酸酯的催化不对称合成路线

图2：α-氨基膦酸酯的范围

图3：密度泛函理论（DFT）计算

图4：芳香环相互作用的实验验证

总结展望

本研究开发了一种高效的α-亚氨基膦酸酯的不对称异构化反应。该反应由一种具有非凡催化效率的有机催化剂驱动。该催化剂不仅能够耐受广泛的底物，还为一系列脂肪族氨基膦酸盐提供了与酶相当的转化数（TON）。

计算研究揭示了这种小分子催化剂遵循与酶催化相同的基本原理，通过形成底物-催化剂复合物，利用三个主要位点的弱键相互作用网络有效预组织了底物和催化剂，实现了过渡态复合物的形成。

值得注意的是，单一键的约26°旋转使得催化活性中心能够精确地到达去质子化和质子化步骤的最佳位置，从而实现了卓越的质子转移催化。在催化效率和基本机制方面，这种小分子催化剂可以被视为一种异构酶。

文献信息

标题：Practical Synthesis of Chiral α‑Aminophosphonates with Weak Bonding Organocatalysis at ppm Loading

期刊：Journal of the American Chemical Society

DOI：10.1021/jacs.4c04129