化学选择性具有广泛的科学内涵，是功能分子合成生产的一个基础性挑战。近日，我校绿色农药全国重点实验室池永贵教授团队在Nature Communications报道了题为：NHC-catalyzed enantioselective access to β-cyano carboxylic esters via in situ substrate alternation and release的研究论文，该研究以氮杂卡宾NHC为关键仿生催化剂，通过对不同类型化学选择性的调控，实现了反应路径的精确控制，构建了手性氰基功能分子和非天然氨基酸类医药农药活性分子。
图1基于NHC催化的反应通道选择性研究及GABA药物的合成
在研究中，作者利用不同底物实现的原位缓释策略，极大降低了反应体系中的底物浓度，进而抑制了副反应通道，实现了化学选择性中关键的反应通道选择性的控制。机理研究中发现两种底物之间可以通过一种先导反应获得关键中间体，该中间体的存在控制了体系中的底物浓度，降低了副反应发生的可能。该系列反应可以获得具有高光学纯度的手性氰基羧酸酯产物。同时，该反应可以放大到5g （190倍）的规模及 0.5 mol % 的催化剂用量，具有潜在的工业应用价值。随后在衍生化研究中可以通过简单的步骤得到市售γ-氨基丁酸（GABA）类药物：咯利普兰，菲尼布特和巴氯芬。
该工作（Nature Communications, 2023，DOI: 10.1038/s41467-023-40645-8）的第一作者是精细化工研究开发中心2020级博士研究生王青云。池永贵教授和郑鹏程教授为本文的通讯作者。