2021年2月17日
Atropisomers是一类立体异构体(原子空间排列不同的化合物)，因单键旋转受限而产生，在化学上有多种应用。
迄今为止，大多数关于阿托品异构体的研究都集中在“双芳基阿托品异构体”（由于碳-碳键周围的旋转限制），但阿托品异构体也可能是由氮-碳（N-C）键周围的旋转限制引起的。这些N-C轴向手性化合物存在于各种天然产物和生物活性化合物中，因此在医药和农业方面具有广阔的应用前景。此外，已知它们可用作手性构建块和手性配体。
当然，在研究人员利用任何此类应用之前，他们需要开发一种可行的合成方法。“虽然最近发现了一些具有N-C轴手性结构的生物活性化合物和天然产物，但目前还不知道有效的合成方法，”日本Shibaura理工学院（SIT）的Osamu Kitagawa教授指出。为了解决这个问题，北川教授和他的团队在过去几十年中一直在开发合成N-C轴向手性化合物的有效方法。在最近发表在化学研究报告，北川教授总结了他的团队自2002年以来取得的成就。
2001年，Kitagawa教授的团队开始研究一种从未尝试过的催化不对称合成邻叔丁基苯胺和其他N-C轴向手性化合物的方法。2005年，他们发现，在手性钯(Pd)催化剂的存在下，非手性仲叔丁基苯胺和4-碘硝基苯反应(催化对映选择性芳香胺化)导致N-C轴向手性n -芳基邻叔丁基苯胺的高度对映选择性(不对称)合成。随后，他们尝试将这种分子间n -芳基化反应应用于分子内反应，并合成了名为“N-C轴向手性内酰胺”(具有高光学纯度)的化合物。重要的是，这些反应代表了第一次在手性催化剂下对映选择性合成N-C轴向手性化合物。
研究人员继续他们的工作，利用手性钯催化的分子内N-芳基化实现N-C轴向手性喹啉-4-酮和菲啶-6-酮衍生物的对映选择性合成。他们还使用各种手性钯催化反应来制备光学活性N-C轴向手性化合物，称为N-（2-叔丁基苯基）吲哚、3-（2-溴苯基）喹唑啉-4-酮和N-（2-叔丁基苯基）磺酰胺。北川教授的研究成功地合成了潜在有用的化合物，如N-C轴向手性美布罗喹酮，它作为大脑中特定受体的激动剂，称为“GABA受体”（具有潜在的治疗特性）。
事实上，自2005年以来，N-C轴向手性化合物的对映选择性合成已经成为Kitagawa教授研究团队以外的化学家相当感兴趣的话题。例如，关于用催化对映选择性芳香胺合成轴向手性苯胺的文献可以追溯到2005年，当时Kitagawa教授的团队发表了一篇研究论文，但从那以后，其他研究小组发表了70多篇关于手性催化剂高对映选择性合成各种N-C轴向手性化合物的论文。
此外，该团队2010年关于N-C轴向手性吲哚的催化对映选择性合成的论文代表了对轴向手性吲哚化学发展的重要贡献，此后，各个研究小组开发了各种吲哚衍生物的催化不对称合成，包括C-C手性轴或N-C手性轴。北川教授本人认为，他的实验室工作对人类有着重要的应用“具有N-C轴向手性的光学活性药物化合物和天然产物的合成。”
综上所述，Kitagawa教授的研究团队已成功设计出N-C轴向手性化合物的催化对映选择性合成。这项工作激励了其他研究团队在同一领域做出进一步的贡献，并导致了具有潜在药用价值的生物活性化合物的可行合成途径。Kitagawa教授预测，由于N-C轴向手性化合物在广泛领域的潜在应用，催化不对称合成N-C轴向手性化合物将继续吸引人们的注意。
参考:论文题目:手性pd催化的N-C轴向手性化合物的对映选择性合成及其合成应用
日报:化学研究报告
DOI:10.1021/acs.accounts.0c00767
资料来源：https://www.shibaura-it.ac.jp/en/