Ученые впервые синтезировали стабильные амины с хиральностью на азоте

Стереоспецифическое моделирование реакции. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09905-z

Исследовательская группа из отдела профессора Бенджамина Листа в Институте исследований угля Общества Макса Планка решила давнюю химическую загадку: синтез стабильных алифатических аминов, несущих хиральность на атоме азота. Это первое достижение такого рода, ставшее возможным благодаря новому каталитическому процессу и тщательно спроектированному катализатору с высокой степенью пространственного ограничения. Работа ученых из Мюльхайма носит фундаментальный характер, но также открывает новые пути для создания активных фармацевтических субстанций, катализаторов и материалов.

Многие молекулы существуют в виде зеркальных изомеров. Для углеродных молекул, в силу их важности для биологии и медицины, селективное получение одной из двух форм стало устоявшейся областью химии. Однако когда хиральность основана на азоте, а не на углероде, целенаправленный синтез конкретной формы становится чрезвычайно сложным и ранее был невозможен для алифатических аминов, поскольку атом азота может «переворачиваться», как зонтик, теряя при этом хиральную чистоту.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, показывает, что когда две кислородсодержащие группы присоединяются к атому азота, процесс «переворачивания» замедляется. В сочетании с новой реакцией — присоединением энолсилана к нитрониевому иону — и использованием стерически затрудненного хирального катализатора исследователям удалось получить энантиомерно чистые продукты. Использование кислот в качестве катализаторов является специализацией группы Листа.

«Долгое время считалось, что алифатические амины с хиральностью на азоте невозможно получить», — объясняет доктор Чандра Де, один из ведущих авторов исследования. — «Мы показываем, что это все-таки возможно — если «обездвижить» азот и направить реакцию в узкий, специально созданный карман».

Контролируемое, целенаправленное получение N-стереогенных алифатических аминов считалось особенно трудной задачей. Продемонстрированный каталитический подход делает такие молекулы доступными и обеспечивает высокую селективность. Принцип — узкое, ферментоподобное каталитическое пространство плюс целенаправленный подбор заместителей — может быть перенесен на другие молекулы с пирамидальной структурой.

Больше информации: Chendan Zhu et al, The Asymmetric Synthesis of an Acyclic N-Stereogenic Amine, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09905-z

Источник: Max Planck Society