「Spotlight Research」∣马普所无环N-手性胺的不对称合成

热点研究

「Spotlight Research」∣马普所无环N-手性胺的不对称合成

2025/12/11
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Author: CS editor

作者：石油醚

本期热点研究，我们邀请到了本文第一作者来自德国马克思普朗克煤炭研究所的朱晨丹博士为我们分享。

2025年11月19日，Nature在线发表了来自诺奖得主Benjamin List教授团队题为「The Asymmetric Synthesis of an Acyclic N-Stereogenic Amine.」的研究论文。朱晨丹博士和Benjamin List教授利用IDPi催化烯醇硅烷与硝鎓离子的不对称加成策略，对映选择性地合成了一系列稳定的无环N-手性胺。

“The Asymmetric Synthesis of an Acyclic N-Stereogenic Amine.

Chendan Zhu^#, Sayantani Das^#, Marie Sophie Sterling, Nobuya Tsuji, Spencer J. Léger, Frank Neese, Chandra Kanta De*, Benjamin List*

Nature, 2025. DOI: 10.1038/s41586-025-09905-z”

Q1. 请对论文作一个简单介绍。

N的孤对电子在空间构型上可以翻转，一般称为伞型翻转或金字塔翻转。例如，氨在室温下每秒反转次数高达300亿次。因此，除了铵和一些环固定的特例外（如Tröger’s base），一般N中心手性的手性信息十分不稳定，容易外消旋化。我们通过手性阴离子催化剂控制亚胺鎓离子的不对称转化，首次实现了非环N手性胺的不对称催化合成，在形成非中心手性C中心的同时，控制相邻N中心孤对电子的不对称形成，并用Re/Si-lobe描述了这一过程

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢？又是怎样克服的呢?

最大的困难就是原料和产物的分离问题。原料和产物和产物都不耐保存，而我们却是在2020年新冠疫情期间开展的这个课题。遇到困难，我们只有不断试错。期间不知道优化了多少次分离提纯步骤，尝试了多少种保存方法，重复了多少次的合成。

Q3. 本次研究主体，有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢？

特别辛苦的是原料的合成和产物的分离。因为原料不仅对空气敏感，还对温度敏感，室温下即使在氩气保护下4小时就能分解80%，所以原料的提纯条件我摸索了很久，最终才得到了可靠的合成纯化方法。还有就是产物的分离纯化，我们想要表达不需要特殊的分离合成设备的理念，但又因为产物会在室温下消旋化，所以每次反应结束后的分离必须要快，都是在室温下30分钟内完成。而且，由于原料的分解和产物的消旋化性质，不耐保存，每次我们重复反应都需要先从最初的原料合成开始，从2020年开始这个课题，不知道重复了多少遍合成。

烧脑的是对于反应过程的描述，我们和Ben讨论了很多。因为除了是首次不对称催化合成非环N手性胺外，在手性的形成上还是有新意的。我们讨论的重点是，前手性Re和Si的定义/范围在这里能不能适用。在我们的反应中，反应中心C中心不能被定义前手性面，生成孤对电子的N中心虽然可以被用于定义Re和Si面，但会引起歧义。举例来说，如果说亲核试剂从N中心的Re面进攻（即C中心新生成的键在Re面），但是N中心新生成的孤对电子却是在Si面。这样一来，如果简单说前手性中心的Re面进攻，但其实手性中心的新因素却是在Si面形成。这就是歧义的点。（当然，可以用详细描述消除误解，像上面描述的，先用N定义前手性面，再描述非手性中心C进攻面，最后再描述手性中心N孤对电子形成面。）我们在想，有没有更简洁的描述，同时也避免歧义。因此，我们需要一种描述，既能描述一步反应，同时能照顾到两个面新形成的因素。所以我们想到了Re/Si-lobe来描述。为什么要更简洁的描述？科学不就是在追求用简洁的语言去描述复杂世界的规律么。