模拟醛缩酶催化不对称直接aldol反应新进展

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1、·综述与进展·模拟醛缩酶催化不对称直接Aldol反应新进展Ξ张骥李蕾蕾罗美明谢如刚(四川大学化学系成都610064)摘要对天然醛缩酶的作用机理进行了一般性阐述,在此基础上详细回顾了近几年对两类醛缩酶的模拟催化不对称直接Aldol反应,并对其发展前景作了展望.关键词醛缩酶的模拟,不对称催化,直接Aldol反应RecentProgressinAldolase2MimicCatalyzedDirectAsymmetricAldolReactionXIE,Ru2Gang3LI,Lei2LeiLUO,Mei2MingZHANG,Ji(DepartmentofChemistry,Si

2、chuanUniversity,Chengdu610064)AbstractSomerecentprogressesinthealdolase2mimiccatalyzeddirectasymmetricAldolreactionarereviewedindetail,alongwithageneraldescriptionofnaturalaldolase,includingbothtypeIandII.SeveraltypicalcatalyticsystemsuchasL2proline,LLBandZn(II)2semi2crowncomplexesweredes

3、cribedandthecatalyticabilitieswerecompared.Theprospectsofthishotfieldarealsodiscussed.Keywordsaldolasemimic,asymmetriccatalysis,directasymmetricAldolreaction醛醇缩合反应(Aldol反应)是最有效的碳碳键生成反应之一.其反应产物的特殊结构使其在天然产物的合成中占有非常重要的地位.探寻能有效进行手性诱导并且能较好的预测产物构型的小分子催化剂已经成为了有机合成化学中的一项挑战.但在以前,大多数不对称Aldol反应均采用了经

4、修饰的底物,即将底物酮或酯衍生为烯醇的形式来进行1～4.这样一方面可以活化底物酮,另一方面可以有效地抑制同种分子间发生的反应5.这方面比较典型且研究得非常深入的当属MukaiyamaAldol反应,如式1所示.虽然在这方面许多手性催化剂均取得了很优秀的不对称催化效果,但从操作的简捷性,更重要的是从原子经济性来考虑,这类反应则不如未修饰的醛与酮之间的直接Aldol反应(式2).从最近各研究小组的成果来看,寻求能够高效高选择性地催化不对称直接Aldol反应的催化体系正日渐成为有机化学的一项新课题.设计合成这类小分子催化剂的灵感来源于在生物体内广泛存在的醛缩酶,它即是不对称直接

5、Aldol反应的高效催化剂6.醛缩酶作为天然酶的一种,可ΞE2mail:schemorg@mail.sc.cninfo.netReceivedJune19,2001;revisedandacceptedSeptember18,2001.319No.5张骥等:模拟醛缩酶催化不对称直接Aldol反应新进展以有效地催化酮对受体醛的立体选择性加成.迄今为止已有30余种醛缩酶被鉴别,根据催化机理的不同,它们被分为两大类.一般来说,I类醛缩酶主要来自动物及高等植物,II类醛缩酶则来自细菌和真菌.无论是哪一类醛缩酶,它们的立体选择性只受酶本身的影响而与底物的立体结构无关.这类酶对于受体

6、醛具有广谱性,而对于底物酮,则要求非常严格.受它们的启发,化学家们有可能参考其催化机理而设计合成出相应的具有相当催化效果的小分子催化剂.1985年,Watanabe等首次对催化不对称直接Aldol反应进行了尝试7.他们用芳香氨基酸乙酯的Zn(II)离子配合物催化了对硝基苯甲醛与丙酮之间的不对称Aldol反应,虽然获得了光学活性的β2羟基酮产物,但ee值非常低,没有得到好的结果(图1).最近,一些著名的科研小组受酶催化高效高选择性的启发相继开展了较多的工作,获得了较多的创新性成果.本文将对一些小分子模拟醛缩酶在不对称催化直接Aldol反应中的新进展进行综述.过其活性部位的氨

7、基与酮形成Schiff碱中间体而实现对底物酮的活化.Schiff碱随后转变成烯胺的形式从而立体选择性地进攻醛受体(图2).最近Jia等确证了从Escherichiacoli中得到的trans醛缩酶与酮形成的Schiff碱的三维结构8.而晶体学研究显示了其它一些I类醛缩酶也具有类似的三维结构和活性中心.1.2L2脯氨酸催化不对称直接Aldol反应L2脯氨酸作为一种简单易得的氨基酸,在各种不对称催化反应的配体合成中常有很好的表现.但未加修饰的脯氨酸则很少应用于不对称催化反应9.List率领的科研小组在L2脯氨酸催化不对称直接Ald