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    我国学者在发展手性分子精准构筑的新途径方面取得进展

    日期 2022-03-10   来源:化学科学部   作者:周荣 付雪峰  【 】   【打印】   【关闭

    图 (a) 去消旋化反应示意图;(b) 基于烯胺光促E/Z互变的去消旋化反应;(c) 反应机理

      在国家自然科学基金项目(批准号:91956000、22031006、21861132003)等资助下,清华大学罗三中团队创新开发了手性分子合成新方法,相关成果以“基于烯胺光促E/Z互变的去消旋化反应(Deracemization through photochemical E/Z isomerization of enamines)”为题,于2022年2月25日发表在《科学》(Science)杂志上。论文链接为:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4922。

      手性分子的精准构筑一直是合成化学研究前沿,已成为跨越生物、医药、材料、信息等多学科领域的关键物质构筑难题。最理想、最直接的手性分子构筑方法,莫过于将外消旋体直接转化为该物质相应的光学纯化合物,以100%得率获得目标手性分子,这一过程被称为去消旋化反应(图a)。然而这一理想路径属于熵减过程,热力学不利,也与动力学微观可逆原理相悖。如何打破热力学和动力学壁垒,发展高效去消旋化策略,是手性合成一个挑战性难题。

      罗三中团队利用所发展的仿生伯胺催化体系,发展了首例不对称烯胺质子化反应,实现了对最小的原子—质子的立体选择性迁移调控。在此基础上,该团队将仿生伯胺催化与可见光催化创造性联动,成功实现了α-芳基醛的高选择性去消旋化反应(图b)。该反应体系简单,条件温和,能够在1小时内达到光平衡,实现高效去消旋化。在底物骨架上修饰吸电子基、给电子基、烷基、极性官能团、天然产物片段、杂环等均可以获得优秀的反应效果,展现出良好的底物适用性。反应能够被放大到克量级,成功应用于合成一系列非甾体手性抗炎药物。通过系统深入的实验分析和理论计算,该团队厘清了去消旋化的机理,提出了去消旋化手性合成的全新路径,通过光促中间体E/Z互变打通了手性富集的壁垒(图c)。该研究发展了手性分子精准构筑的新途径,也为不对称有机小分子发展提供了新思路。