(S)-吡咯烷-3-甲酸的有关研究

简述

吡咯烷衍生物是非常重要的杂环化合物家族，具有多种生物活性。这些衍生物根据取代方式和功能化的不同表现出不同的生物活性，部分取代吡咯烷具有性能不一的抗菌作用。此外，它们还用作合成非天然低聚物的支架，这些低聚物在抗糖尿病，抗癌，抗疟疾，抗病毒，抗微生物，抗炎和抗菌活性领域具有多种生物学应用[1]。本篇我们介绍的(S)-吡咯烷-3-甲酸是吡咯烷-3-甲酸的一种光学构型，又名3-羧基吡咯烷，分子式为C₅H₉NO₂，分子量为115.1305。常温常压下，(S)-吡咯烷-3-甲酸表现为米色至褐色结晶粉末，超声处理后可以少量溶于甲醇，轻微溶于水。

合成研究

综合已有文献，关于(S)-吡咯烷-3-甲酸的合成研究较少，我们探索该物质的合成可以从结构类似物的制备进行类比。例如文献报道的N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸的合成方法。其以衣康酸二甲酯为原料，分别和三种脂环胺发生Michael加成反应可以制备得到三种N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸甲酯，再分别经过碱性水解可以得到三种N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸。目标化合物及中间体结构通过1H NMR，13C NMR，ESI-MS确定。同时，以衣康酸甲酯与环丁胺的Michael加成反应为模型，确定该步的最佳反应条件下，目标化合物收率为91.2 %[2]。以此为启发，(S)-吡咯烷-3-甲酸的合成可通过相应酯水解得到。而从有机合成机理的角度来看，羧酸类物质可通过醇类物质连续氧化得到。

应用研究

在药物的研究与开发中，吡咯烷羧酸(又名脯氨酸)类衍生物等含氮杂环化合物由于具有高选择性和生物活性，成为医药、农药研究的一大热点[3]。因此，(S)-吡咯烷-3-甲酸具有医药研究价值。

此外，在电化学领域，文献报道了一种锂离子电池正极材料：聚(S)-吡咯烷-3-甲酸。其按如下方法制备得到：(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，将FeCl₃溶于硝基甲烷中得到FeCl₃溶液，将所得FeCl₃溶液滴加到(S)-吡咯烷-3-甲酸溶液中，于10～0℃，N₂保护的条件下反应20～24h，之后反应液经抽滤，滤饼用去离子水，乙醇洗涤，置于烘箱中于60～70℃真空干燥10～12h，即得聚(S)-吡咯烷-3-甲酸。该聚合物可作为电池正极材料，放电比容量高，循环稳定性好[4]。

参考文献

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

[2]刘斌,徐小娜,仝红娟,等.N-取代-5-氧代吡咯烷-3-甲酸化合物的合成[J].化学通报, 2019, 82(9).

[3]赵志兵.5-氧代吡咯烷-2-羧酸N-取代衍生物的合成与表征[D].天津大学,2008.DOI:10.7666/d.y1530459.

[4]张诚,刘幼幼,吕耀康,等.聚吡咯3甲酸及其作为锂离子电池正极材料的应用.2018.