图1. 羰基催化模式
图2. 仿生曼尼希反应
在国家自然科学基金项目 (项目编号：21672148、21472125) 等资助下，上海师范大学资源化学教育部重点实验室赵宝国课题组受L-苏氨酸醛缩酶(L-threonine aldolase)催化甘氨酸与醛之间的羟醛缩合(aldol reaction)的启发，提出和实现了以羰基化合物（醛或酮）为催化剂，催化伯胺a-位官能团化，实现由简单易得的伯胺化合物直接合成各种复杂的、重要的胺类化合物（图1）。研究成果以“Carbonyl Catalysis Enables a Biomimetic Asymmetric Mannich Reaction”（羰基催化的策略实现仿生的不对称曼尼希反应）为题于2018年6月29日，在Science（《科学》）上发表。论文链接：http://science.sciencemag.org/content/360/6396/1438。
羰基化合物（醛或酮）是一类常见的重要化合物，但很少用作催化剂来催化化学反应。基于辅酶维生素B6（磷酸吡哆醛）的结构，赵宝国课题组发展了轴手性N-甲基吡哆醛的催化体系，并用羰基催化策略实现仿生不对称曼尼希反应（图2）。催化剂能像酶一样在含水体系中催化甘氨酸酯对亚胺不对称加成，高活性、高选择性地得到一系列手性a,b-二氨酸酯类化合物。a,b-二氨酸是一类具有生物活性的重要化合物，如抗生素Lavendomycin和血小板糖蛋白Ⅱb/Ⅲa受体拮抗剂Roxifiban中都含有手性a,b-二氨酸结构片断。由于不需要对伯胺的NH2基团进行保护和去保护操作，同传统的伯氨a-位官能团化过程相比，羰基催化过程一步反应即可实现目标产物的合成，因而是一种具有合成价值的新型催化模式。该研究工作为此类化合物的制备提供了一种高效的、绿色的合成方法。