【人物与科研】上海交通大学张万斌教授研究团队：Ir/Cu双金属协同催化体系用于非天然α,α-双取代α-氨基酸的立体发散性合成

导语

非天然的α,α-双取代α-氨基酸在生物化学和药学研究中起着非常重要的作用，尤其是含有相邻手性中心的α,α-双取代α-氨基酸广泛存在于具有生物活性的天然产物和药物分子结构中。近日，上海交通大学张万斌教授研究团队在该研究领域取得新突破。（DOI：10.1021/jacs.8b00187）。

张万斌教授简介

张万斌，上海交通大学特聘教授。1985年本科毕业于华东理工大学化学系，1988年在该校化学系获得硕士学位后留校任教。1993-1997年获得日本政府奖学金在日本大阪大学工学部应用化学系攻读博士，1997-2001年任日本大阪大学工学部应用化学系助理教授，2001-2003年任日本三菱化学株式会社横滨综合研究所主任研究员，2003年至今任上海交通大学化学化工学院教授，2009年起兼任上海交通大学药学院教授，2013年被聘为上海交通大学特聘教授。2017年10月至今，上海交通大学上海市手性药物分子工程重点实验室主任。张万斌教授主持和参加国家“重大新药创制”科技重大专项、国家自然科学基金重点及面上项目、教育部优秀青年教师资助计划项目、上海市科委和经信委重大和重点科技攻关项目、国际合作项目以及与多家企业的产学研合作项目等多项研究课题。已在包括J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.在内的SCI期刊上发表论文180余篇，并应邀参与了Wiley-VCH等出版社关于不对称催化和药物合成的三本英文专著（三章）的编写工作。

张万斌教授已有多项科研成果实现工业化应用，其中“青蒿素的高效人工合成”入选2012年国内十大科技新闻和2012年上海市十大科技成果。此外，张万斌教授2008-2009年获上海交通大学师德标兵称号，2011年被评为上海交通大学最受研究生欢迎导师，2012年获上海交通大学凯原十佳教师奖，2012年获上海市育才奖，2013年获Thieme Chemistry Journal Award，2014年获上海市优秀学科带头人称号。2013和2015年两次获上海市优秀博士学位论文指导教师。2015年获中国百篇最具影响国际学术论文。2016年评选为上海领军人才。2016年获国务院政府特殊津贴。

前沿科研成果

Ir/Cu双金属协同催化体系用于非天然α,α-双取代α-氨基酸的立体发散性合成

α,α-双取代α-氨基酸的生物活性很大程度取决于其绝对和相对的立体构型。因此，开发方便的、可预测的方法学用于合成目标产物的所有立体异构体不仅能够获得不同生物活性的氨基酸也有利于研究其结构-活性关系，从而加快药物的发现和发展进程。到目前为止，大部分方法都是通过改变添加剂或不同的催化剂来解决这个问题。如何使用同样的原料在相同的反应条件下任意地构建产物的所有立体异构体一直以来是一个挑战性课题。

相邻手性中心的α,α-双取代α-氨基酸的立体发散性合成

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

上海交通大学张万斌教授课题组长期致力于协同催化体系的开发并将该策略用于不对称烯丙基取代反应中。最近几年该团队成功开发了一个金属钯、小分子催化剂和具有氢键作用的醇溶剂的协同催化反应体系（Chem. Soc. Rev., 2015, 44,7929-7967; Chem. Rec., 2016, 16, 2687-2696）。该催化体系可以成功将含有惰性离去基团的烯丙基胺、烯丙醇和烯丙醚用于简单酮的烯丙基反应中（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19354-19357; Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 6776-6780; Org. Lett., 2014, 16, 1570-1573; Chem. Commun. 2017, 53, 5151-5154）。与有机和金属协同催化体系的快速发展相比，尽管手性双金属协同催化体系具有更广的应用范围和更为高效的协同效果，但这方面的研究还非常少。最近该团队围绕双金属协同催化体系开展了一系列研究工作（Invited review: Org. Biomol. Chem., 2017, 15, 9747-9759）。2016年，该研究团队报道了首例基于双手性金属催化策略的立体发散化学新反应，即开发了一个含有手性亚磷酰胺配体修饰的铱催化剂和手性氨基醇修饰的锌催化剂组成的双金属协同催化体系用于羟基酮的立体发散性烯丙基化反应（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 11093-11096; Org. Lett., 2017, 19, 5513-5516）。随后，该团队又开发了Pd/Cu双金属协同的催化反应，并将其直接用于氨基酸和寡肽的不对称烯丙基化修饰（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 9819-9822; Chem. Commun., 2018, 54, 599-602）。

立体发散性合成天冬氨酸类似物

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

考虑到双金属催化体系在反应开发和立体控制等方面的独特优势，最近该团队又成功开发了一个新的Ir/Cu双金属协同催化体系，并将其用于非天然α-氨基酸的立体发散性合成。一系列烯丙基底物和醛亚胺酯都可以顺利用于该催化体系，取得了最高96%的产率，>99%的立体选择性和>20:1的非对映选择性。此外，催化产物通过简单的转化可以用于天冬氨酸类似物的立体发散性合成，该类化合物作为一种谷氨酸转运体的亚型选择性阻断剂，可以调节哺乳动物中枢神经系统。这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society上（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 2080-2084），文章的第一作者是上海交通大学的博士后霍小红。

张万斌教授研究团队

论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b00187

张万斌教授课题组主页：
http://wanbin.sjtu.edu.cn/index.htm

关于人物与科研

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