簡述

吡咯烷衍生物是非常重要的雜環(huán)化合物家族，具有多種生物活性。這些衍生物根據(jù)取代方式和功能化的不同表現(xiàn)出不同的生物活性，部分取代吡咯烷具有性能不一的抗菌作用。此外，它們還用作合成非天然低聚物的支架，這些低聚物在抗糖尿病，抗癌，抗瘧疾，抗病毒，抗微生物，抗炎和抗菌活性領(lǐng)域具有多種生物學(xué)應(yīng)用[1]。本篇我們介紹的(S)-吡咯烷-3-甲酸是吡咯烷-3-甲酸的一種光學(xué)構(gòu)型，又名3-羧基吡咯烷，分子式為C₅H₉NO₂，分子量為115.1305。常溫常壓下，(S)-吡咯烷-3-甲酸表現(xiàn)為米色至褐色結(jié)晶粉末，超聲處理后可以少量溶于甲醇，輕微溶于水。

合成研究

綜合已有文獻(xiàn)，關(guān)于(S)-吡咯烷-3-甲酸的合成研究較少，我們探索該物質(zhì)的合成可以從結(jié)構(gòu)類似物的制備進行類比。例如文獻(xiàn)報道的N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸的合成方法。其以衣康酸二甲酯為原料，分別和三種脂環(huán)胺發(fā)生Michael加成反應(yīng)可以制備得到三種N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸甲酯，再分別經(jīng)過堿性水解可以得到三種N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸。目標(biāo)化合物及中間體結(jié)構(gòu)通過1H NMR，13C NMR，ESI-MS確定。同時，以衣康酸甲酯與環(huán)丁胺的Michael加成反應(yīng)為模型，確定該步的最佳反應(yīng)條件下，目標(biāo)化合物收率為91.2 %[2]。以此為啟發(fā)，(S)-吡咯烷-3-甲酸的合成可通過相應(yīng)酯水解得到。而從有機合成機理的角度來看，羧酸類物質(zhì)可通過醇類物質(zhì)連續(xù)氧化得到。

應(yīng)用研究

在藥物的研究與開發(fā)中，吡咯烷羧酸(又名脯氨酸)類衍生物等含氮雜環(huán)化合物由于具有高選擇性和生物活性，成為醫(yī)藥、農(nóng)藥研究的一大熱點[3]。因此，(S)-吡咯烷-3-甲酸具有醫(yī)藥研究價值。

此外，在電化學(xué)領(lǐng)域，文獻(xiàn)報道了一種鋰離子電池正極材料：聚(S)-吡咯烷-3-甲酸。其按如下方法制備得到：(S)-吡咯烷-3-甲酸溶于四氯化碳中得到(S)-吡咯烷-3-甲酸溶液，將FeCl₃溶于硝基甲烷中得到FeCl₃溶液，將所得FeCl₃溶液滴加到(S)-吡咯烷-3-甲酸溶液中，于10～0℃，N₂保護的條件下反應(yīng)20～24h，之后反應(yīng)液經(jīng)抽濾，濾餅用去離子水，乙醇洗滌，置于烘箱中于60～70℃真空干燥10～12h，即得聚(S)-吡咯烷-3-甲酸。該聚合物可作為電池正極材料，放電比容量高，循環(huán)穩(wěn)定性好[4]。

參考文獻(xiàn)

[1]Gopa Barman,Synthesis of 3-aryl pyrrolidines: A highlights. https://doi.org/10.1002/jhet.3823.

[2]劉斌,徐小娜,仝紅娟,等.N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸化合物的合成[J].化學(xué)通報, 2019, 82(9).

[3]趙志兵.5-氧代吡咯烷-2-羧酸N-取代衍生物的合成與表征[D].天津大學(xué),2008.DOI:10.7666/d.y1530459.

[4]張誠,劉幼幼,呂耀康,等.聚吡咯3甲酸及其作為鋰離子電池正極材料的應(yīng)用.2018.