含有杂原子立体中心的化合物在手性配体、材料、催化剂和药物等领域有广泛的应用。近年来，构建含有硫、磷、硅和硼等杂原子立体中心的方法已经得到广泛发展（图1A）。然而，与磷同一主族的氮中心手性化合物合成报道较少，其主要原因是氮原子上的孤对电子可以自由翻转，导致其构型迅速消旋，给氮手性化合物合成带来了巨大挑战。目前已报道的氮立体中心不对称构建策略主要包括两种方法：一种是将氮原子置于刚性分子骨架中以此来稳定氮立体中心；另一种策略是通过合成季铵化合物（胺类N-氧化物、N-中心金属配位和N-中心季铵盐）来阻止快速翻转以增强N(V)中心构型的稳定性。根据文献报道，制备手性N(V)中心化合物的方法包括利用牛血清白蛋白（BSA）催化氧化，或者猪肝酯酶（PLE）水解获得光学纯的氮氧化物；此外，2016年Bhadra和Yamamoto报道了一项利用金属钛催化控制三级胺立体选择性氧化得到手性氮氧化物。最近，Kitching等人利用对映体富集拆分剂BINOL来识别铵离子手性中心的策略，为合成手性铵阳离子的对映体提供了有效的途径（Nature, 2021, 597, 70; 图1B）。尽管如此，利用催化剂调控立体选择性地构建氮立体中心化合物仍颇具挑战。

近日，池永贵教授团队伍星星等人利用N-杂环卡宾（NHC）催化氮氧二醇（1,5-或1,7-二醇）去对称化策略，成功开发了一种氮中心手性化合物的催化调控新方法(图1C)。值得一提的是，尽管对映选择性的二醇去对称化反应已经取得了广泛的研究，但大部分方法主要集中在具有1,2-，1,3-和1,4-二醇的对映选择性转换上。针对链长较长（例如1,5-或1,7-二醇）二醇底物的催化去对称化反应仍然是一个巨大的挑战，其原因可能是由于远程二醇的构象灵活以及与手性中心相距较长等因素。在该方法中，作者发现氮氧化物由于存在一类特殊的离子型氢键，在反应溶液中主要以二聚体的形式存在，继而通过手性NHC结合的酰基唑鎓中间体对底物二聚体进行高效的去对称化，获得了一系列高产率、高对映选择性、具有手性四面体结构的氮氧化物，解决了氮立体中心化合物对映选择性合成中所面临的相关挑战。与此同时，所制备的手性N(V)-氧化物可以作为催化剂实现一系列的不对称催化反应，并发现其具有一定的抗菌活性，这对发掘绿色农药活性先导结构具有潜在意义。

在最优条件下，作者对底物的普适性进行了考察（图2），其中底物1上的芳基取代基可以相应改变（如一系列的烷基、卤素、吸电子硝基、给电子甲氧基等，以及不同的邻位/间位取代位置），碳链增长等对该催化反应均是兼容的。但是，随着底物1上烷基醇的碳链增长（如1,7-二醇3z，1,9-二醇3za），得到的产物对映选择性也随之降低，可能是由于手性催化活性位点与氮中心相距较远所造成的。

在机理探究方面，研究人员通过控制实验、晶体学分析、核磁实验、滴定实验，以及DFT计算(主要由新加坡科技研究局A*STAR章兴龙博士完成)研究发现氮氧化物在该反应体系中主要通过离子型氢键（IHBs）形成二聚体形式存在，这是催化调控氮立体中心的关键因素（图1C、图3）。值得一提的是，IHBs是具有强相互作用的一类特殊的氢键形式，其强度介于离子键和共价键之间，在某些体系中有时可以达到共价键强度的三分之一。

作者对目标产物进行简单转化，合成具有潜在配位点和药物活性的手性功能分子（图4A）。他们还将制备的手性氮氧化物作为手性配体应用于不对称烯丙基化反应（图4B）。氮氧化物具有多样的生物活性，为此作者随后开展了农药杀菌活性的初步活性筛选。针对农业生产中造成重大损失的水稻细菌叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae(Xoo)和柑橘溃疡细菌Xanthomonas axonopodis. pv. citri(Xac)等植物致病细菌，所制备的氮氧化合物表现出一定的抑制活性。

总结，贵州大学伍星星/池永贵团队成功开发了一种氮中心手性化合物的催化调控新方法。通过NHC结合的酰基咪唑中间体对二聚体聚集物进行去对称化，获得了一系列产率高、对映选择性优异的手性四面体N(V)结构的氮氧化物产物，解决了氮立体中心对映选择性构建的相关难点。