偶然发现的“由内而外”的手性可能在许多分子中被忽略了

化学家们发现了第一个具有一种异构的小分子，这种异构被认为只存在于轮烷等大分子中。¹这一发现是偶然的，当时研究人员意识到他们合成的一种天然产物的特征数据与真实的东西不匹配:他们制造了错误的、由内而外的异构体。这项工作背后的团队认为，可能还有更多这样的病例尚未被发现。

团队所领导的天然产物菲尔Baran美国斯克里普斯研究所的色氨酸a。这种生物碱是从与真菌种植蚂蚁共生的细菌中分离出来的。Jon Clardy和美国哈佛大学的同事于2017年公布了其结构。²

Baran小组在九个月的时间里设计了一个11步的合成过程，似乎可以产生色氨酸。但是，尽管该分子具有正确的化学式，但其核磁共振(NMR)和液相色谱数据与Clardy报告的不匹配。

最初，研究人员认为这是一个简单的倒置立体中心的例子。但在破译光谱数据的两周时间他们得出了一个更令人惊讶的结论:这两种色氨酸版本在每个手性碳原子上都具有相同的构型，但其中一个分子相对于另一个分子是由内而外的。

“当(Reisberg)第一次就核磁共振的差异联系我时，我认为有一个合理的机会，我们可能只是在一个更基本的方面错了，而不仅仅是一个立体中心，”Clardy承认。但他说，他从未想过可能还有另一种由内而外的异构体。该研究的第一作者说:“这是小分子异构的一种新形式。所罗门Reisberg．就像在轮烷而且套索肽色氨酸的手性是基于它的三维形状。该团队将所有这些都归类为非典型的抗虫体。

在传统的抗甾体中，比如联萘Binap例如，围绕单键的受阻旋转是它们具有手性轴的原因。但Baran说，简单地称色氨酸为反旋聚体似乎曲解了其复杂的手性，因此被称为“非典型”。

手性空间奇数

其他化学家仍然不确定如何定义色氨酸的手性。“反旋异构现象是独特的，让人联想到超分子立体异构现象。Jayaraman Sivaguru他是美国鲍林格林州立大学的超分子化学家。阿格涅斯卡Szumna她在波兰科学院研究固有手性，她说她“甚至不敢把它与轮烷相提并论”。“我想说的是，这种类型的异构体与之前报道的任何其他异构体都不相似。”

“在分子的不同位置上，色氨酸A表现出几个atropisomerism的实例，这些实例不能在没有键断裂和重组的情况下进行热相互转换，”说杰弗里·雷蒙来自澳大利亚悉尼科技大学和中国上海大学。2018年，他的团队创造了akamptisomerism一词50年来首次发现新型异构．^3.但是色氨酸不是一种akamptisomer, Reimers解释说，因为它的受阻扭转不涉及一个普通原子。

在提出“由内而外”的假设后，该团队又花了将近一年的时间来制造这种天然异构体。在这种首次合成中，在早期反应中形成的立体中心在关键的环合步骤中将其点手性转移到分子的3D形状上。“这是一个令人印象深刻的合成，提出的立体化学问题例证了越来越多的问题，因为研究转向了这些越来越复杂的多大环生物分子，”Reimers说。

Reisberg确信有更多的分子具有这种不寻常的手性，但它们很可能被遗漏了。他指出:“如果你首先偶然地做出了正确的一个，你永远不会知道这种类型的同分异构体的存在。”

“最重要的是，作者向我们展示了应该如何看待某些结构，”Szumna说。“如果我们愿意，并且知道自己在寻找什么，我们都能注意到。”