مراکز نیتروژن کایرال پایدار ایجاد شده توسط کلرزنی نامتقارن و پیشرفت در مهندسی بستر

استراتژی نامتقارن مستقیم منجر به ایجاد stereocentres نیتروژن گریزان شد. واکنش درون مولکولی با دقت طراحی شده از مهندسی سوبسترا برای غلبه بر بیثباتی پیکربندی که معمولاً ساختارهای نیتروژن کایرال را تحت تأثیر قرار میدهد، استفاده میکند و چشمانداز جدیدی را برای سنتز انانتیو انتخابی باز میکند.
با وجود ساختار هرمی، ترکیبات نیتروژن به ندرت کایرالیته را نشان می دهند. مانع کم برای وارونگی هرمی به سرعت تمام انانتیومرهای تشکیل دهنده راسمیزه می کند و در نتیجه معمولاً به دانش آموزان آموزش داده می شود که نیتروژن یک مرکز استریوژنیک نیست. شیمیدانان در قفل کردن یک اتم نیتروژن در یک پیکربندی در یک سر پل متراکم فضایی یا به دام انداختن یک آمین به عنوان نمک آمونیوم چهارتایی تا حدی موفقیت داشتهاند، اما روشهایی برای دسترسی به آمینهای غیرمرتبط کایرال عمومیتر مبهم باقی ماندهاند.
با تمرکز بر انرژی این مشکل، بن تان و کندال هوک از دانشگاه علوم و فناوری جنوبی و دانشگاه کالیفرنیا، لسآنجلس، به ترتیب شروع به بررسی بسترهایی کردند که میتوانند مانع وارونگی را بالا ببرند و به آنها اجازه میدادند این مراکز چالشبرانگیز کایرال را از طریق یک تبدیل استریو خاص ایجاد کنند. “مطالعات قبلی نشان داده اند که ادغام جانشین های الکترون خارج کننده و مهار زاویه ای می تواند به طور موثر پیکربندی هرمی را تثبیت کند. [nitrogen] تان توضیح می دهد که مرکز استریوژنیک است.
بنابراین، این تیم کلرزنی نامتقارن از یک بستر آلکوکسیامین را که توسط یک اسید فسفریک کایرال کاتالیز می شود، در نظر می گیرند. این منجر به پایداری از نظر پیکربندی (البته از نظر شیمیایی ناپایدار) می شود. ن-کلرو آلکوکسیامین واسطه، به لطف دو هترواتم که انرژی وارونگی را افزایش می دهد. سپس نویسندگان برنامه ریزی کردند که از این واسطه واکنشی در یک S استریو اختصاصی استفاده کنندنمایکل تیلبی، شیمیدان مصنوعی در دانشگاه بریستول که در این کار نقشی نداشت، توضیح میدهد: «نتایج اولیه آنها نشان میدهد که محصول قادر به تشکیل است، اما بدون انانتیو انتخاب به دلیل راسمی شدن S.ننوع 1 فرآیند در عمل.
بدون ترس، تیم تان و هوک، سوبسترای آلکوکسیامین خود را با ترکیب یک اتصال گاما هیدروکسی برای حمایت از S درون مولکولی دوباره طراحی کردند.ن2 فرآیند. سرعت تسریع شده این مرحله به دام انداختن درون مولکولی با موفقیت از Sن1 بار، تولید محصولات 1،2-oxaziridine با بیش از 90٪ مازاد انانتیومر.

هنگامی که آنها یک روش دارند، شروع به کشف دامنه این تبدیل نامتقارن می کنند. جایگزینهای آلکوکسی اهداکننده الکترون به خوبی تحمل میشوند، اگرچه گروههای باقیمانده خلوص انانتیو را کاهش میدهند، و این واکنش با مراکز کایرال کربن سازگار است و محصولات دیاستریومری را با نسبتهای خوب تولید میکند. تیلبی میگوید: «این سیستم به داربست خاصی نیاز دارد، اما پیچیدگیهای زیادی را نشان میدهند: برخی از نمونهها اسپیروسایکلها هستند، آنها نمونهای از یک استروئید دارند—اینها مولکولهایی هستند که ساختن آنها چالش برانگیز است.
با بازگشت به اصل اصلی خود، تان و هوک همچنین می خواستند بررسی کنند که آیا می توان از مهار زاویه ای برای دستیابی به مراکز کایرال پایدار مشابه از طریق همان استراتژی استفاده کرد یا خیر. آنها شرایط بهینه کلرزنی نامتقارن را روی بسترهای آزیریدین آزمایش کردند و به سرعت دریافتند که ادغام یک زنجیره جانبی حلقوی برای تثبیت نیتروژن هرمی ضروری است و قادر به جداسازی مختلف هستند. نآزیریدینهای اسپیروسیکلیک کلردار در مقادیر زیاد انانتیومر.
در حالی که Tilby تحت تأثیر طیف و پیچیدگی ترکیبات نیتروژن کایرال که Tan و Hooke توانسته اند تولید کنند، تحت تأثیر قرار گرفته است، او معتقد است که اصل پشت کار بیشترین تأثیر را بر جامعه شیمیایی خواهد داشت. او میگوید: «این کار یک مفهوم اساسی را نشان میدهد: این که میتوان با بالا بردن سد معکوس، استریوسنتزهای نیتروژن پایدار تولید کرد. این پتانسیل این را دارد که طرز تفکر ما در مورد مراکز کلیشه نیتروژنی را تغییر دهد و اکنون میتوانیم پتانسیل آنها را بهعنوان معرفها، کاتالیزورها و برای ادغام با مولکولهای دارو باز کنیم».
به گفته محققان، شناسایی کاربردهای کایرالیته نیتروژن، هم در سنتز آلی و هم در علوم شیمیایی، گام بعدی مهمی خواهد بود. با اثبات این مفهوم، آنها اکنون در حال کار برای تعمیم این استراتژی به سایر داربست های مولکولی هستند. “در حال حاضر می توان آن را جدا کرد [nitrogen]مولکول های استریوژنیک در دمای اتاق هنوز به ساختارهای حلقوی محدود می شوند. بنابراین، یک هدف حیاتی تحقیقات آینده، کاوش در عوامل مؤثر بر پایداری خواهد بود [nitrogen]تان میگوید: کایرالیته، مولکولهای غیرحلقهای جدید با موانع وارونگی بالاتر طراحی کنید و به سنتز نامتقارن کاتالیزوری آنها دست پیدا کنید.



