背景及概述

(S)-(+)-5-氧代-2-四氫呋喃羧酸，又稱(S)-(+)-γ-羧基-γ-丁內(nèi)酯，是一種手性五元環(huán)內(nèi)酯類(lèi)化合物，分子含手性中心+內(nèi)酯環(huán)+羧基活性位點(diǎn)，光學(xué)純度高、反應(yīng)性可控，是醫(yī)藥與精細(xì)化工領(lǐng)域核心手性中間體。

特性

(S)-(+)-5-氧代-2-四氫呋喃羧酸常溫下為白色至類(lèi)白色結(jié)晶粉末，熔點(diǎn)71–73℃，沸點(diǎn)150–155℃（0.2mmHg），密度1.3985g/cm3，易溶于水、甲醇、乙醇等極性溶劑，微溶于非極性溶劑，中性條件下穩(wěn)定，強(qiáng)酸/強(qiáng)堿環(huán)境易致內(nèi)酯環(huán)開(kāi)環(huán)。分子兼具三類(lèi)活性基團(tuán)：羧基（可成酯、成酰胺、還原）、內(nèi)酯環(huán)（可開(kāi)環(huán)聚合或環(huán)加成）、手性碳（光學(xué)純度穩(wěn)定，ee值≥98%）。熱穩(wěn)定性較好，室溫密封儲(chǔ)存可長(zhǎng)期穩(wěn)定，避免高溫與強(qiáng)氧化劑。

合成方法

以L-谷氨酸為起始原料，經(jīng)環(huán)化、氧化兩步合成(S)-(+)-5-氧代-2-四氫呋喃羧酸，立體專(zhuān)一性強(qiáng)、原料廉價(jià)易得。

圖1 (S)-(+)-5-氧代-2-四氫呋喃羧酸的合成反應(yīng)式

L-谷氨酸在180–200℃加熱脫水，發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化生成L-吡咯烷酮羧酸，保留天然手性中心，收率約85%[1]。以雙氧水/過(guò)氧酸為氧化劑，酸性條件下氧化吡咯烷酮環(huán)，一步生成(S)-(+)-5-氧代-2-四氫呋喃羧酸，溫度控制25–40℃，避免過(guò)度氧化，粗品收率90%以上。粗品經(jīng)水/乙醇重結(jié)晶、活性炭脫色、真空干燥，純度可達(dá)99%，ee值≥98.5%，滿足醫(yī)藥級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用

(S)-(+)-5-氧代-2-四氫呋喃羧酸作為手性合成砌塊，用于合成抗生素、抗病毒藥、抗腫瘤藥及中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物，其(S)-手性中心可精準(zhǔn)引入藥物分子，提升生物活性與靶向性，降低毒副作用。用于構(gòu)建復(fù)雜雜環(huán)化合物、手性配體及金屬有機(jī)催化劑，催化不對(duì)稱合成反應(yīng)，在天然產(chǎn)物全合成中作為關(guān)鍵手性單元，高效構(gòu)筑多官能團(tuán)分子骨架。(S)-(+)-5-氧代-2-四氫呋喃羧酸作為功能性單體，用于合成手性聚合物、聚酯樹(shù)脂及生物降解材料，提升材料耐熱性、力學(xué)性能與生物相容性；也可作為液晶材料添加劑，調(diào)控液晶相態(tài)與光電性能。

參考文獻(xiàn)

[1]Montagnat, Oliver D.; Lessene, Guillaume; Hughes, Andrew B.[J]Journal of Organic Chemistry, 2010 , vol. 75, # 2 p. 390 - 398.