龚磊教授课题组在有机可见光催化氯代物的选择性氘化研究发表于《自然∙通讯》

发表时间:2021-05-24浏览次数:10

化学化工学院龚磊教授课题组在有机可见光催化芳基、烷基氯代物的选择性氘化研究中取得进展,相关结果“Organophotocatalytic selective deuterodehalogenation of aryl or alkyl chlorides”于近日发表于《自然通讯》(Nat. Commun.2021, 12, 2894)。

氘代标记技术(deuterium-labeling techniques)在有机合成、分析化学、生命科学、药物化学等领域应用广泛。近年来,随着氘代药物的快速兴起,发展经济高效、生命友好的氘化反应已成为化学家和生物学家共同关注的问题。传统氘化反应通常需要过渡金属催化、苛刻反应条件、昂贵氘源等,这些因素对药物开发是不利的。此外,有机氯代物是最常见的合成原料之一,C-Cl键在天然产物、药物及类似物中也广泛存在。人们可以通过对C-Cl键的选择性还原氘化在药物的特定位置引入氘原子,改善其代谢动力学,降低毒性和提高活性。然而,这一目标却因C-Cl键还原电势高、副反应多、反应选择性差等问题而难以实现,特别是未活化C(sp3)-Cl键的直接氘化反应尚未见报道。

针对上述问题,课题组发展了一种共轭芳香胺和烷基二硫醚组成的有机可见光共催化体系。其中,共轭芳香胺催化剂廉价易得,激发态寿命较长,还原电势高;烷基二硫醚结构简单易调节,具有好的氘转移效率。在可见光照射、室温、空气、DMSO/D2O/甲酸钠等温和的反应条件和经济低毒的试剂作用下,成功地实现了80余种芳基、烷基氯代物的直接脱氯氘化,氘代率最高达99%,反应仅产生CO2NaCl等副产物。

该方法官能团兼容性好,可用于EtofibrateNikethamidePyriproxifenNicoboxil 等十几种药物氘代物的合成,其中包括2019年药物销售榜排名第46位、前列腺癌治疗药物Zytiga氘代物的克级制备。此外,该方法可用于部分C(sp2)-HC(sp3)-H键的直接H/D交换,并以此实现了DoxofylineDiprophyllinePentoxifyllineEvodiamineDropropizineChomipramine等药物的选择性氘代

本工作是课题组首次在无过渡金属催化可见光可控性反应中的尝试,由龚磊教授指导,实验由科研助理李延军(第一作者)和硕士生叶子奇(第二作者)完成,计算由叶子奇完成,林玉妹老师在论文修改方面提出了宝贵意见,刘艳老师、硕士生张于锰在高分辨质谱测试分析中提供了帮助。研究工作得到国家自然科学基金(2207120921572184)、万人计划青年拔尖人才、福建省杰出青年基金(2017J06006)、厦门大学南强青年拔尖人才计划、厦门大学校长基金(20720190048)等项目支持。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-23255-0