王晓明课题组通过酰胺还原与光促进有机小分子催化的融合实现β取代胺的合成

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中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室王晓明课题组致力于研究多金属物种参与的反应体系，包括通过金属间电子传递、基团转移实现挑战性的转化过程和探究内在规律、仿酶的双多核金属催化剂的开发和金属团簇催化等。
　　酰胺结构是有机化学中常见的官能团之一，在精细化工、农业化学和制药工业等相关的化合物中普遍存在。由于C-N键的共振稳定效应，酰胺羰基碳的亲电性较弱，使得酰胺结构相对稳定，其转化往往需要一些苛刻的条件。同时，酰胺是一类尚未被充分利用的含氮化合物，通过脱氧形成C-C键将其转化为合成上重要的胺是合成化学家长期的目标之一，也是一个挑战性的研究课题。近些年来，国内外多个课题组，包括黄培强教授、Dixon教授、Sato/Chida教授等采用三氟甲磺酸酐活化、过渡金属催化的选择性还原等策略实现了酰胺的活化和脱氧转化，在该领域做出了突出的贡献。
　　近年来，王晓明课题组通过多金属协同的单电子转移活化和双金属接力催化的方式实现了挑战性的酰胺脱氧芳基化、多氟芳基化和不对称炔基化(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202115497 ; Angew. Chem. Int.Ed. 2021, 60, 26604; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 17088等)。近期，他们融合金属铱催化的酰胺选择性还原与光促进的有机小分子催化，通过两个催化循环的有序接力催化，成功地利用亲电性自由基前体为官能团化试剂，实现了惰性酰胺脱氧生成β-官能化的胺(Cell Rep. Phys. Sci. 2022, 10.1016/j.xcrp.2022.100955)。亲电性自由基前体（如α-羰基溴代物）在光促进下生成自由基，与酰胺硅氢化生成的烯胺中间体结合构建新的碳碳键，反应条件温和，官能团兼容性好，为酰胺的脱氧官能团化反应提供了新的思路和策略。

图 酰胺脱氧官能团化与可见光促进的有机小分子催化相结合

　　酰胺在金属铱催化硅氢化的条件下，生成烯胺中间体。α-羰基溴代物在有机催化剂和可见光照的条件下，生成亲电性的α-羰基碳中心自由基。这两个活性中间体相结合，生成α-胺基自由基，进一步被氧化成亚胺正离子，再经金属铱催化的还原，生成β-取代胺。该反应的底物普适性广，官能团兼容性强，如氰基、甲氧基、卤素、三氟甲基、硅基、杂环等官能团都能兼容。除了对自由基前体和酰胺底物的范围进行了考察之外，作者还将该方法应用于一些药物分子的修饰中。如二级胺Maprotiline、Nortriptyline、Fluoxetine衍生的酰胺、羧酸Oxaprozin衍生的酰胺、Adapalene衍生的溴代物等都可以应用于该反应，以中等到良好的产率得到相应的产物。
　　以上工作得到国家自然科学基金委、国科大杭州高等研究院、上海有机所以及金属有机化学国家重点实验室的大力资助。


        文章来源：上海有机所
      王晓明，上海有机所研究员。具有在过渡金属催化的不对称反应、合成方法学和烯烃聚合等领域的研究经历，在新型催化剂的创制、方法学发展和机理研究方面具有丰富的研究经验。本课题组将致力于新型金属络合物的制备及其催化性能研究。