第一作者：Jiaxiang Lu, Yang Yu

通訊作者：鄧力

通訊單位：西湖大學

論文速覽

α-氨基膦酸（α-Aminophosphonic acids）是一類重要的α-氨基酸生物電子等排體，具有多種重要的生物學活性。本文報道了一種通過極其高效的有機催化劑實現的α-氨基膦酸酯的高對映選擇性異構化反應，其總轉化數（TON）為20000-1000000。這種催化劑在ppm（百萬分之一）的低負載量下，對各種α-烷基亞膦酸酯實現了高達93%以上的對映體過量（ee）。

計算研究表明，這種小分子催化劑通過一系列弱鍵相互作用網絡，實現了類似酶的催化效率，有效預組織了底物和催化劑形成類似過渡態復合物。考慮到底物耐受性、催化效率和機理，這種有機催化劑可以被視為一個小分子異構酶。

圖文導讀

圖1：手性α-氨基膦酸酯的催化不對稱合成路線

圖2：α-氨基膦酸酯的范圍

圖3：密度泛函理論（DFT）計算

圖4：芳香環相互作用的實驗驗證

總結展望

本研究開發了一種高效的α-亞氨基膦酸酯的不對稱異構化反應。該反應由一種具有非凡催化效率的有機催化劑驅動。該催化劑不僅能夠耐受廣泛的底物，還為一系列脂肪族氨基膦酸鹽提供了與酶相當的轉化數（TON）。

計算研究揭示了這種小分子催化劑遵循與酶催化相同的基本原理，通過形成底物-催化劑復合物，利用三個主要位點的弱鍵相互作用網絡有效預組織了底物和催化劑，實現了過渡態復合物的形成。

值得注意的是，單一鍵的約26°旋轉使得催化活性中心能夠精確地到達去質子化和質子化步驟的最佳位置，從而實現了卓越的質子轉移催化。在催化效率和基本機制方面，這種小分子催化劑可以被視為一種異構酶。

文獻信息

標題：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