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EurJOC:有机催化和生物催化中的不对称还原胺化反应

手性胺类化合物是一类重要的有机合成中间体,是许多手性药物或候选药物的结构母核(图1)。2022年,美国FDA批准临床使用的15种小分子药物中,11种为手性药物,其中8种含有手性胺结构。这些数据表明,手性胺类化合物在医药研发领域起着举足轻重的作用,因此开发绿色、高效的合成方法来构建手性胺是当今社会迫切需要的。



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图 1 一些已知的含手性胺结构的药物分子

不对称还原胺化反应是获得手性胺的最直接方法之一,目前,不对称还原胺化反应可以分为三类:金属催化,生物催化(酶)和有机小分子催化。最近几年,已经有多篇综述总结了金属催化的不对称还原胺化反应的最新进展,然而关于生物催化和有机小分子催化的不对称还原胺化反应的综述却鲜有报道,近日,江苏海洋大学的的曹阳博士与李婷婷博士总结了有机小分子催化和生物催化的不对称还原胺化反应领域的最新进展,这是一个对制药行业具有挑战性但重要的主题(图2)。

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图 2. 有机催化和生物催化中的不对称还原胺化反应

从总结的最新进展中可以看到,有机催化和生物催化方法已经成为传统金属催化的强大替代品。与过渡金属催化的不对称还原胺化反应相比,有机催化具有以下优点: 1) 反应条件温和,环境友好; 2) 操作简单,既不需要特殊的高压设备,也不需要无水无氧条件,这是涉及到以氢气为还原剂的金属催化过程最必要的。另一方面,有机催化的不对称还原胺化反应挑战仍然存在: 1) 催化效率低;2) 原子经济性差; 3) 产品多为仲胺类,应用前需进一步转化。


生物催化的不对称还原胺化反应相对于传统的化学合成来说是一种具有挑战性但有价值的补充。生物催化技术的快速发展使其在工业应用方面取得了显著的成就。氨基酸脱氢酶、胺脱氢酶、Opine脱氢酶和亚胺还原酶的研究在该领域尤为活跃。目前的研究重点包括扩大参与还原胺化的酶家族的范围,并通过突变、动力学和结构分析进一步研究这些反应的潜在机制。我们面临的一个挑战是扩大这些酶类可实现的胺底物范围,特别是对于使用工程化的氨基酸脱氢酶和胺脱氢酶合成仲胺和叔胺,以及使用还原性氨基酶合成伯胺。另一个关键挑战是提高酶在反应介质中的稳定性,特别是在有机溶剂中,以及探索在合成过程中允许更高底物浓度的因素。生物多样性筛选、结构导向和随机诱变以及计算机模拟的整合将有助于我们理解这些酶及其在还原胺化过程中的未来应用。

文信息

Asymmetric Reductive Amination in Organocatalysis and Biocatalysis

Tingting Li, Qian Zhou, Fanjing Meng, Wenhui Cui, Qian Li, Jiang Zhu, Yang Cao


导师介绍:曹阳

https://sps.jou.edu.cn/info/1228/4261.htm


导师介绍:李婷婷

https://sps.jou.edu.cn/info/1228/4272.htm


European Journal of Organic Chemistry 

DOI: 10.1002/ejoc.202300507




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