一种N-氨基-α-氨基酸类化合物及其合成方法

本发明属于有机合成，具体涉及一种n-氨基-α-氨基酸类化合物及其合成方法。

背景技术：

1、α-氨基酸是一类重要的化合物，是多肽和蛋白质的基本组成单元。熟知的天然α-氨基酸只有20种，其制备可以通过微生物发酵实现。由于天然α-氨基酸结构中仅有氨基、羧基、巯基等可修饰的基团，实现其结构多样化面临一定的挑战。另一方面，非天然氨基酸结构单元广泛存在于一些天然产物、生物活性分子和药物分子的合成前体。因此合成结构多样的非天然氨基酸具有重要意义。

2、另一方面，二氧化碳(co2)是一种廉价易得、安全无毒、储量丰富的碳一资源，使其经历参与化学转化，合成高附加值的化学品，具有重要意义。由于α-氨基酸广泛存在于药物分子和天然产物中，其经典的strecker合成方法需要使用剧毒的氰化物作羧基源，因此使用绿色的co2作为羧基源，发展可供选择的高效合成α-氨基酸的新方法，具有重要应用前景。但是目前为止，以co2作为羧基源合成α-氨基酸的报道主要基于光化学、电化学、金属化学或者碱促进体系下形成碳负离子中间体或者烷基金属物种捕获co2的机制，存在底物范围窄，当量金属作为还原剂等缺点，因此亟需发展条件温和且高效的合成方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种n-氨基-α-氨基酸类化合物及其合成方法，该方法是基于腙的羧基化反应而进行的，该合成方法能够在温和反应条件下合成重要的n-氨基-α-氨基酸类化合物，该方法具有反应条件温和、反应底物适用范围广、化学选择性良好、原料廉价易得的特点；该合成方法可有效解决现有技术中合成α-芳基取代的α-氨基酸产物存在局限性和需要使用金属还原剂等问题。

2、为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，包括以下步骤：将反应底物、光催化剂、还原剂和碱加入反应容器中，然后在co2气氛下加入有机溶剂，于光照条件下，20～70℃下搅拌反应0.1～48h，然后对反应产物进行分离、纯化，得n-氨基-α-氨基酸类化合物；

4、所述反应底物的结构通式如式(i)所示：

5、

6、其中，r1、r2均为氢原子、全碳烷基、含杂原子烷基、芳基或三氟甲基；r3为氢原子或全碳烷基；r4为叔丁氧羰基、苄基氧羰基、苯基、苯甲酰基或磺酰基。

7、进一步地，反应底物、光催化剂、固体还原剂和碱的摩尔比为1:(0.001～0.01):(1～3.5):(0.5～3)。

8、进一步地，反应底物的结构通式如下：

9、

10、

11、进一步地，光催化剂为d-a型光催化剂或有机金属光催化剂。

12、进一步地，还原剂包括甲酸盐、有机胺、硅烷和硫酚中的至少一种。

13、进一步地，甲酸盐为甲酸锂、甲酸钾、甲酸钠或甲酸铯；

14、有机胺包括二异丙基乙基胺、三乙胺、三乙基醇胺、二环己基甲胺、二环己基乙胺、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯或1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮。

15、进一步地，有机溶剂包括mecn、dmf、dmac、dmso和nmp中的至少一种。

16、进一步地，碱包括碳酸盐、碳酸氢盐、氟化盐、烷氧基碱、磷酸盐、磷酸氢盐、羧酸盐和有机碱中的至少一种。

17、进一步地，反应容器中的反应压力为0.1～30倍大气压，光源的波长为300～560nm，光源的功率为1～100w，光源与反应容器之间的距离为0.1～10cm。

18、一种n-氨基-α-氨基酸类化合物，采用上述方法制备获得。

19、本发明所产生的有益效果为：

20、1、本申请中的n-氨基-α-氨基酸类化合物在可见光的催化作用下，以原料易得的腙作为反应底物，co2作为羧酸来源，同时加入光催化剂、还原剂和碱，制备获得；该方法具有反应条件温和、反应底物适用范围广、化学选择性良好、原料廉价易得的特点。

21、2、本发明提供的合成方法对于芳香族腙和脂肪族腙合物均具有良好的反应性，具有反应底物适用范围广的优点，且在使用特定试剂的情况下，产物的产率较高。

22、3、本发明首次实现了可见光催化腙的羧基化反应，此反应在温和条件下高效地实现n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成，产物易于衍生，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将反应底物、光催化剂、还原剂和碱加入反应容器中，然后在co2气氛下加入有机溶剂，于光照条件下，20～70℃下搅拌反应0.1～48h，然后对反应产物进行分离、纯化，得n-氨基-α-氨基酸类化合物；

2.如权利要求1所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，所述反应底物、光催化剂、固体还原剂和碱的摩尔比为1:(0.001～0.01):(1～3.5):(0.5～3)。

3.如权利要求1或2所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，所述反应底物的结构通式如下：

4.如权利要求1所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，所述光催化剂为d-a型光催化剂或有机金属光催化剂。

5.如权利要求1所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，所述还原剂包括甲酸盐、有机胺、硅烷和硫酚中的至少一种。

6.如权利要求1所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，所述甲酸盐为甲酸锂、甲酸钾、甲酸钠或甲酸铯；

7.如权利要求1所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂包括mecn、dmf、dmac、dmso和nmp中的至少一种。

8.如权利要求1所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，所述碱包括碳酸盐、碳酸氢盐、氟化盐、烷氧基碱、磷酸盐、磷酸氢盐、羧酸盐和有机碱中的至少一种。

9.如权利要求1所述的n-氨基-α-氨基酸类化合物的合成方法，其特征在于，反应容器中的反应压力为0.1～30倍大气压，光源的波长为300～560nm，光源的功率为1～100w，光源与反应容器之间的距离为0.1～10cm。

10.一种n-氨基-α-氨基酸类化合物，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述方法制备获得。

技术总结
本发明提供了一种N‑氨基‑α‑氨基酸类化合物及其合成方法，其合成方法为：将腙反应底物、光催化剂、还原剂和碱加入反应容器中，然后在CO2气氛下加入有机溶剂，于光照条件下，20～70℃下搅拌反应0.1～48h，然后对反应产物进行分离、纯化，得N‑氨基‑α‑氨基酸类化合物；该合成方法能够在温和反应条件下合成重要的N‑氨基‑α‑氨基酸类化合物，具有反应底物范围广、产率及区域选择性良好、原料廉价易得、产物易于衍生的特点，该合成方法可有效解决现有技术中合成α‑芳基取代的α‑氨基酸产物存在局限性和需要使用金属还原剂等问题。

技术研发人员：余达刚,曹光梅,宋何鑫,胡鑫龙,周琦,廖黎丽,叶剑衡
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15