科伦研究公司的科学家们开发出了一种合成热门香料降龙涎香醚(Ambrox)的新方法。
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经典的龙涎香通常从抹香鲸身上获取。幸运的是，如今无需再伤害这些动物：已有合成方法来获取这种广受欢迎的香料。
本杰明·利斯特(Benjamin List)教授的研究小组开发出了一种生产热门香料降龙涎香醚(Ambrox)的精妙方法。研究人员在《自然》杂志上发表了他们的研究成果。人类自古以来就渴望美好的气味，因此一直在研究香水。芬芳的气味一直被视为灵感的源泉，而好闻的香水也一直被视为健康的标志。从抹香鲸消化道中提取的蜡状物质龙涎香中分离出的天然产物（-）-降龙涎香醚(Ambrox)，长期以来一直是世界上最受欢迎的香料之一。每年的产量超过 30 吨。重要的是，这种手性分子的 16 种可能构型中，只有其中一种镜像构型能带来令人愉悦的气味，这就需要进行立体选择性合成，只生成所需的镜像构型。幸运的是，如今已不再需要从鲸鱼身上获取它，而是可以通过部分合成从（-）-香紫苏醇(sclareol)获得，这是一种大量存在于某种鼠尾草中的天然产物。但通过植物提取的方法来获取降龙涎香醚(Ambrox)也需要多个步骤，并且依赖于鼠尾草的供应，而其供应量存在波动。现在，由马克斯·普朗克煤炭研究所所长本杰明·利斯特教授领导的一个研究小组在实验室中成功合成了这种芳香且高度复杂的手性分子。研究人员在《自然》杂志上发表了他们的研究成果：通过催化不对称多烯环化反应将高法呢醇(homofarnesol)转化为降龙涎香醚(Ambrox)。受自然启发
“在生物学中，多烯环化反应是复杂的反应，能将简单的起始原料一步转化为复杂的分子结构，”利斯特教授的博士生马蒂亚斯·图尔伯格（Mathias Turberg）解释道，他是发表在《自然》杂志上的这篇论文的主要作者之一。“我们受自然启发——我们也想提供一种从相对简单的起始原料合成复杂分子的方法。”他的同事罗娜博士（Dr. Na Luo），利斯特教授团队的博士后研究员，也是该论文的主要作者之一，接着说道：“在实验室中模仿自然对于化学家来说是一项重大但极具吸引力的挑战。”本·利斯特本人表示，这种反应是“大自然对我们化学家的一种挑衅”，因为大自然凭借其庞大的酶能够引导多烯折叠自身，从而轻松生成所需的异构体。对于利斯特团队的方法，可再生的 C15 结构单元——橙花叔醇是起始原料，这种物质在许多植物来源中都有，也可以在技术规模上合成。在与巴斯夫化学公司的合作中，橙花叔醇从 C15 转化为 C16 结构单元——高法呢醇(homofarnesol)，然后选择性地转化为（-）-降龙涎香醚(ambrox)。罗娜说：“通过我们强酸性的、受限的催化剂和一种特殊的含氟溶剂，我们成功地选择性合成了所需的天然产物，从 16 种可能的异构体中脱颖而出。”虽然利斯特团队在这一特定类型的受限催化剂方面拥有专长，但罗娜负责为这一特定反应改进“分子工具”。“一夜生产”
催化剂预先组织起始原料并引发其向产物的转化，而特定溶剂则稳定反应中间体，并且除其他作用外，还能作为催化剂的“助推器”，从而进一步加快反应速度。效果显著：传统生物催化反应需要三到四天才能完成，而新方法只需一夜就能得到产物。“我们成功地在相对温和的条件下进行反应，而且仅一步就完成了。产物的选择性非常高。”罗娜解释道。“该过程高选择性的关键在于，通过协同作用将高法尼醇转化为（−）-降龙涎香醚，这模仿了酶催化的多烯环化反应。”马蒂亚斯·图尔伯格补充道。科学家们还证明了他们的方法易于扩大规模。利斯特团队合成方法的另一个优势在于，催化剂和溶剂可以回收并用于更多反应。这两个方面都为未来潜在的工业应用带来了希望。More information: Na Luo et al, The catalytic asymmetric polyene cyclization of homofarnesol to ambrox, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07757-7
