记者11月10日从西湖大学获悉，该校理学院邓力团队利用“抗疟古药”金鸡纳碱，研制出新型二季铵盐催化剂，成功实现一类特殊取代反应的精准控制，为不对称催化研究提供了新思路。

在有机合成里，SN2反应被广泛应用于药品、日用品、农药的生产。这种反应就像分子间的“换基团游戏”：换掉分子的旧基团，接上一个新基团。

“很多分子具备手性，就像人的左右手，互为镜像却不能重合。一对互为镜像的手性分子药效差异巨大，一种可能是有效药物，另一种则可能无效甚至有害。”邓力介绍，因此，化学家需要借助不对称催化，定向控制反应，只生成目标手性产物。

上世纪80年代开始，科学家就开发出手性季铵盐催化剂来控制不对称催化反应。但该类反应长期面临一个难题：能用的原料种类很少，产物也十分有限。

早在17世纪，南美原住民就用金鸡纳树皮治疟疾。后来，人们从金鸡纳树皮里提取出奎宁，即金鸡纳碱。它曾被用作治疗疟疾的特效药。金鸡纳碱天然自带单一手性，很适合改造成手性催化剂。邓力团队设想，能不能改造金鸡纳碱，让它适配SN2这类取代反应？

2023年，研究团队合成出新型二季铵盐催化剂的雏形。此后，他们成功培育出该物质单晶，并看清其完整三维结构：普通单季铵盐只有一个“抓手”，而这种二季铵盐有两个“抓手”，中间由骨架相连。研究人员由此构想：能不能让两个“抓手”同时抓住两个反应分子，协同完成催化？

基于这一构想，研究团队先开发出一种全新催化剂，证实双“抓手”协同的思路可行，但其精准控制产物的能力不足。研究人员不断调整结构，最终得到另一种带两个叔丁基的全新催化剂，同时优化反应温度、添加剂等条件。后一种催化剂骨架两边的“抓手”一边抓住一个反应分子，把分子固定在合适位置；骨架上的叔丁基则稳住催化剂结构，让反应又快又准。

“大量测试证明，这套催化体系不挑原料，适配很多不同结构的反应底物，可以合成以往很难制备的特殊手性分子。”邓力表示，后续将持续优化金鸡纳碱催化体系，拓展可用原料范围，进一步发掘这套催化剂的应用潜力。

来源：科技日报

作者: 刘园园