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《美国化学会志》刊登赵剑楠课题组在非对映选择性自由基环化反应研究新成果

2023-01-10作者:高梦娜

张大煜学院赵剑楠研究员课题组在非对映选择性自由基环化反应研究取得重要进展,相关研究成果以“Diastereoselective Radical Aminoacylation of Olefins through N‑Heterocyclic Carbene Catalysis”为题发表于化学领域国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society(《美国化学会志》)。

随着制药工业对含氮杂环化合物需求的逐渐增长,发展新型、高效的合成方法学来精准构建这类分子受到越来越多的关注。氮自由基参与的环化反应可以快速地合成功能性杂环化合物。近年来,利用可见光催化策略产生氮自由基物种的新型反应,受到了极大的关注并取得了快速的发展。但由于自由基物种较高的反应活性,实现该类反应的立体选择性控制仍然是一个挑战。

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针对以上问题,研究人员以氮杂环卡宾(NHC)为催化剂,通过基态单电子转移,诱导底物产生亚胺、酰胺自由基,并成功实现了烯烃的分子内氨基-酰基化反应,为吡咯啉、恶唑烷酮等含氮杂环化合物的合成提供了有效的方法。基于有机小分子催化剂与反应物的共价键相互作用,成功实现了自由基-自由基偶联过程的非对映选择性控制。

为了深入了解反应机制,研究人员进行了充分的机理验证实验。通过电化学方法,测定了Breslow中间体的氧化电势,阐明这一基态单电子转移是一放热过程(ΔGSET≈−5 kcal mol1)。通过自由基捕获及自由基钟实验,证明了自由基环化反应过程。另外,详尽的DFT计算结果表明自由基-自由基偶联过程是反应的决速步骤,而自由基中间体的π-π堆积作用是控制反应立体选择性的关键。这一有机小分子催化体系,为进一步探索不对称自由基偶联反应奠定了基础。

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张大煜学院博士研究生刘文邓和美国加州大学洛杉矶分校Woojin Lee博士为本文共同第一作者,赵剑楠研究员和Kendall N. Houk教授为共同通讯作者,大连理工大学为该工作的第一完成单位。该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费的资助,感谢大连理工大学分析测试中心的支持。

研究成果链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c11209

来源:张大煜学院
编辑:王增强