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碳青霉烯和青霉烯抗生素是一类化学合成的新型β-内酰胺抗生素，它能够干扰细菌细胞壁形成过程中肽聚糖链的交叉结合，从而抑制细菌的繁殖生长。由于其具有较宽的抗菌谱，对需氧、厌氧革兰阳性菌和多数革兰阴性菌显示出极强的抗菌活性，并且对β-内酰胺水解酶显示出了较强的化学和代谢稳定性，在临床上得到了广泛的应用。我国对抗生素需求较大，但是对于这一类新型的β-内酰胺抗生素，国内目前尚无成熟的工业化合成路线，主要依靠从国外进口。
从上世纪八十年代开始，国外很多科学家对碳青霉烯和青霉烯抗生素药物进行化学合成方法的研究，并且确定了以手性氮杂环丁酮(4-AA，1)为关键中间体的合成路线。本研究工作通过两条具有代表性的路线合成得到了4-AA。第一条路线是手性池法，以L-苏氨酸为起始原料，经环氧化，再与化合物117缩合得到中间体119，接下来与催化量的LHMDS和一当量氨基锂反应关环，硅烷保护，水解，氧化，最后脱除保护基得到4-AA。总收率20％。第二条路线是不对称氢化的方法合成4-AA的路线，在手性络合金属钉催化剂的催化下，化合物16被还原成具有两个手性中心的化合物17。再经四步反应得到4-AA，总收率33％。另外，我们还合成了新颖的用于制备催化剂的手性配体，并成功应用于不对称催化氢化反应。文章的最后，我们介绍了一种微波催化下的不对称差向异构化的方法，它可以用来将氢化反应产生的非对映体转化为合成4-AA 所需要的中间体18。
总之，在我们的工作中，通过两条路线合成了4-AA，取得了阶段性成果，进一步研究目前正在进行中。