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α-氨基酸相比, β-氨基酸在自然界存在较少, 然而这类化合物近年来受到越来越广泛的关注。B-氨基酸是许多具有B-内酰胺结构的抗生素的合成前体, 有些B-氨基酸本身就具有重要的生物活性,如( S )-2-苯基-3-氨基丙酸是青霉素B-优卡因( Betacine) 的侧链，同时其乙酯衍生物又具有神经活性。B-氨基酸存在于一些天然的生物活性肽链中,例如( 2S , 3R )-2-羟基-3-氨基-4-苯基丁酸存在于著名的免疫响应调节剂Bestatin 中, 而一种潜在的蛋白质磷酸酯酶抑制剂Motuporin 的环酞结构中含有不饱和B-氨基酸。著名的抗癌药紫杉醇( Taxol) 的13 位侧链为α-羟基-β-氨基酸, 并且该侧链对于紫杉醇的药理活性是必要的。β-氨基酸也被引入到肽类药物中用以修饰肽链结构, 增强其在生物活体内的稳定性和活性。研究表明某些β-氨基酸形成的β-肽也可形成稳定的二级结构, 并具有潜在的功能, 近年来引起人们的关注。6658
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天然β-氨基酸在自然界中存在形式为游离氨基酸、或为β-内酰胺、或整合到肽中。 相对于α-氨基酸, β-氨基酸种类少, 在自然界中并不多见。它们参与到一些生物合成前体中, 是抗生素等药物的重要组成模块。如β-内酰胺环(可由相应β-氨基酸合成)是氨苄青霉素(ampicillin sodium salt, 1)活性关键部位(图1)；如不饱和β-氨基酸ADDA (2)是环肽抗生素微囊藻素和节球藻素的组成部分；著名的抗癌药紫杉醇(Taxol, 3)的13位侧链为α-羟基-β-氨基酸, 该侧链对于紫杉醇的药理活性是必需的.。由β-氨基酸所形成的β-拟肽可形成稳定的二级结构, 能提高化合物的稳定性和活性。β-氨基酸也被引入到类肽类药物设计中, 如2006 年默克制药公司开发上市的二肽基肽酶IV (dipeptidyl peptidase IV)抑制剂JANUVIATM , 其中的活性结构模块β-氨基酸[3-(1,3,4-三氟苯基)-β-丙氨酸]的应用使该药获得巨大成功, 仅用四年时间就完成临床试验, 被美国FDA批准上市销售。β-氨基酸因与组成人体蛋白质α-氨基酸的相似性, 在药物设计中得到广泛应用, 其制备方法越来越受到药物化学家和有机化学家的关注。
通过合成化学家10 多年来的努力, 已有多种β-氨基酸合成方法开发出来，如对天然α-氨基酸的ArndtEistert碳插入反应[5a]、化学及生物拆分的方法[5b]、利用手性辅助剂的合成方法[ 5c ]、手性路易斯酸催化的Mannich 型反应[5d]以及不对称催化氢化的方法等[5e]。 这些合成法主要用于β3-氨基酸(3 位有取代基而2 位无取代基的β-氨基酸， 图2)的合成，较少用于β2-氨基酸(2位取代基而3位无取代基的β-氨基酸)的合成。这些方法常常合成路线复杂、合成的β-氨基酸结构单一，不能满足日益增加的对β-氨基酸结构多样性的需要。应用β-氨基酸等当体化合物(简称等当体, 即分子中含β-氨基酸单元的化合物，是合成其它β-氨基酸的关键底物)的方法合成β-氨基酸是指以含β-氨基酸结构模块的等当体化合物为原料，通过碳-碳键或碳-杂键形成反应，经裂解生成β-氨基酸或其衍生物的方法。该方法可用于合成β2-氨基酸和β2，3-氨基酸(2位和3位均有取代基的β-氨基酸)，兼顾合成β3-氨基酸，其合成β-氨基酸的方法简洁直观、结构丰富多样、定制等特点，补充了上述方法的不足