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上??萍即髮W(xué)黃煥明團隊Angew:光催化能量轉(zhuǎn)移介導(dǎo)的芳基遷移新策略

來源:上海科技大學(xué)      2024-12-02
導(dǎo)讀:在有機合成領(lǐng)域,官能團易位一直是不可或缺的工具之一,為分子的多樣化修飾和功能性轉(zhuǎn)化提供了新思路。眾所周知,芳基官能團是藥物開發(fā)中常見的官能團,存在于許多藥物分子和天然產(chǎn)物中,是FDA批準的藥物分子中最常用的環(huán)系統(tǒng)之一。那么,能否通過改變芳基官能團在藥物分子中的位置和化學(xué)環(huán)境從而有效調(diào)控分子的藥物活性呢?近日,上??萍即髮W(xué)的黃煥明團隊開發(fā)了一種能量轉(zhuǎn)移介導(dǎo)的1,4-芳基遷移策略,通過溫和的反應(yīng)條件高效地合成了一系列多取代環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)。

正文

由于芳基官能團的重要性,利用不同策略進行的芳基遷移一直是研究的熱點領(lǐng)域。例如,semi-pinacol重排使得1,2-芳基遷移涉及到一個碳陽離子中間體;neophyl-type重排和Truce–Smiles重排使得芳基遷移通過單電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生自由基的途徑發(fā)生。但是到目前為止,還沒有研究表明能量轉(zhuǎn)移也能用于此類反應(yīng)中。上??萍即髮W(xué)黃煥明課題組將光催化的能量轉(zhuǎn)移過程應(yīng)用于芳基遷移領(lǐng)域,是對該領(lǐng)域的一點創(chuàng)新。

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圖 1 研究背景和反應(yīng)設(shè)計

該過程反應(yīng)條件溫和,體系簡單,具有良好的官能團耐受性,構(gòu)建了一系列苯基環(huán)丙烷和烯基環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu),并且可應(yīng)用于復(fù)雜天然產(chǎn)物的合成以及藥物分子的后期修飾中此外,作者利用克級實驗和流動化學(xué)證明了該反應(yīng)的實用性和工業(yè)價值,當反應(yīng)被擴大到5 mmol的規(guī)模時仍能以優(yōu)秀的收率獲得目標產(chǎn)物。同時作者對產(chǎn)物進行了一系列后期衍生化修飾,包括環(huán)氧化、還原、氫化、胺解、臭氧化以及臭氧化后還原,均證明了產(chǎn)物的實用性。機理探究部分作者進行了自由基捕獲實驗、熱引發(fā)實驗、三線態(tài)萃滅實驗、EPR實驗、UV-Vis實驗和Stern-Volmer熒光萃滅實驗,均證明了自由基反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)移機理的確定性。同時,動力學(xué)實驗表明反應(yīng)對于起始原料和光催化劑均為一級反應(yīng)動力學(xué),為反應(yīng)機理提供了定量的動力學(xué)數(shù)據(jù)。最終得出反應(yīng)機理:底物和光催化劑在能量轉(zhuǎn)移的條件下產(chǎn)生雙自由基,隨之發(fā)生5-exo-trig去芳構(gòu)化、在經(jīng)歷再芳構(gòu)化、ISC和自由基偶聯(lián)過程之后得到多取代環(huán)丙烷的目標產(chǎn)物。

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圖 2 合成轉(zhuǎn)化和機理探究

在該工作中,黃煥明團隊開發(fā)了一種新穎的芳基遷移策略,使用簡單的反應(yīng)條件高效地合成了一系列多取代環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu),使用能量轉(zhuǎn)移策略實現(xiàn)了芳基官能團的遷移。這一成果近期發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上,上海科技大學(xué)為為唯一單位,衷心感謝國家自然科學(xué)基金委和上海科技大學(xué)的經(jīng)費支持。

文獻詳情:

Energy-Transfer Enabled 1,4-Aryl Migration
Shu-Ya Wen, Jun-Jie Chen, Dr. Yu Zheng, Jia-Xun Han, Prof.?Dr. Huan-Ming Huang
Angew. Chem. Int. Ed. 2024
https://doi.org/10.1002/anie.202415495

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研究團隊簡介

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黃煥明,研究員,博士畢業(yè)于英國曼徹斯特大學(xué),導(dǎo)師是Prof. David Procter。隨后在德國洪堡基金的資助下,在德國明斯特大學(xué)開展博士后研究,合作導(dǎo)師為德國科學(xué)院院士Prof. Frank Glorius。2011年全職加入上海科技大學(xué),擔任課題組長,國家相關(guān)青年人才項目獲得者。目前以通訊作者身份在Nature Synthesis, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed. 等期刊發(fā)表論文數(shù)篇。

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上??萍即髮W(xué)黃煥明課題組主要從事自由基化學(xué)和均相催化的研究,長期招聘有志于從事有機合成,自由基化學(xué)方向的博士后,博士,碩士以及聯(lián)培學(xué)生,歡迎感興趣的有志青年洽談(聯(lián)系方式:huanghm@shanghaitech.edu.cn

課題組鏈接:https://spst.shanghaitech.edu.cn/2021/1206/c2349a182599/page.htm


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