龚磊教授课题组：有机可见光催化芳基、烷基氯代物的选择性氘化

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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CO2、NaCl等副产物。
        该方法官能团兼容性好，可用于Etofibrate、Nikethamide、Pyriproxifen、Nicoboxil 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)-H和C(sp3)-H键的直接H/D交换，并以此实现了Doxofyline、Diprophylline、Pentoxifylline、Evodiamine、Dropropizine、 Chomipramine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（22071209、21572184）、“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


        文章来源：厦门大学
        龚磊，理学博士，厦门大学副教授，1982年出生。2002年毕业于厦门大学材料科学与工程系，保送攻读化学化工学院研究生，从事金属有机化学学习与研究。期间，2004年提前攻读博士学位，2007年入选厦门大学“全国百篇优秀博士论文培养计划”，2008年获得博士学位，学位论文“含铱、钌、锇金属杂环化合物的合成、表征及反应性研究”获得“福建省优秀博士论文”二等奖。之后，加入了德国Philipps-Universtät-Marburg大学Eric Meggers 教授课题组，从事博士后研究工作，开展金属配合物酶抑制剂以及八面体配合物不对称合成方面的研究。2011年10月，受聘于厦门大学化学生物学系，任副教授。主要研究方向是：新型配合物的合成方法学、高效手性及可见光催化剂的设计与合成。至2017年4月共发表JCR 三区及以上论文41 篇，其中26 篇为回国工作（2011 年10月）后所发表：作为第一或通讯作者发表的 33 篇论文中，影响因子大于11 的共9 篇（回国后7 篇），含 Nature Commun. 1 篇，Acc. Chem. Res. 1 篇，J. Am. Chem. Soc. 3 篇，Angew. Chem Int. Ed. 4 篇。引用共560 余次，他引300 余次。先后主持国家自然科学基金面上、青年项目、福建省杰出青年基金、教育部新教师基金、中央高校业务基金、厦门大学校长基金等项目。