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探析有机可见光催化氯代物的选择性脱氯氘化

2021-09-14 341 上传者：管理员

摘要：<正>氘代化合物在有机合成、分析化学、药物化学等领域有着十分广泛的应用[1].近年来,随着氘代药物的兴起,发展经济高效、生命友好的氘代反应和技术备受合成化学家们的关注.药物代谢过程中,碳氢键断裂是重要步骤之一,因碳氘键比碳氢键稳定数倍,故在药物分子代谢位点引入碳氘键后可改变代谢速率,在一定程度上降低毒性、增强药性[2].传统氘化反应往往涉及过渡金属催化、苛刻反应条件或昂贵氘源等。

关键词：
催化氯代物
十分广泛
有机可见光
选择性脱氯氘
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氘代化合物在有机合成、分析化学、药物化学等领域有着的应用[1]．近年来，随着氘代药物的兴起，发展经济高效、生命友好的氘代反应和技术备受合成化学家们的关注．药物代谢过程中，碳氢键断裂是重要步骤之一，因碳氘键比碳氢键稳定数倍，故在药物分子代谢位点引入碳氘键后可改变代谢速率，在一定程度上降低毒性、增强药性[2]．传统氘化反应往往涉及过渡金属催化、苛刻反应条件或昂贵氘源等，官能团兼容性和底物普适性较差，氘代位点及数量难以控制，不利于氘代新药的研发[3]．此外，有机氯化物是最常见的合成原料之一，在天然产物、生物活性分子等中碳氯键也极为丰富．对分子中碳氯键进行脱氯氘化能在特定位置引入氘原子，但因碳氯键还原电势高、副反应多、缺乏有效的氘转移方法等问题而难以实现[4].

2021年5月17日，厦门大学化学化工学院龚磊教授课题组于NatureCommunications期刊发表研究论文[5]，报道了一种有机可见光催化芳基、烷基氯代物脱氯氘化的新方法．文中针对上述瓶颈问题，开发了一种有机共轭芳香胺/二硫醚共催化体系，在可见光照射、室温、空气等温和反应条件下，以氘水为氘源，实现了80余种芳基、烷基氯代物的选择性脱氯氘化反应，产物氘代率高达99%（图1）．通过两种催化剂的调控，能有效识别二氯、多氯代物中性质相近的碳氯键，实现位点选择性的脱氯氘化．反应机理研究表明：芳香胺一方面作为光氧化还原催化剂，受光激发后可还原氯化物引发自由基过程；另一方面作为能量传递催化剂，活化二硫醚促进硫硫键均裂产生硫自由基，进而与添加剂甲酸钠和氘水作用，实现氘原子的高效转移．与硫醇相比，使用二硫醚避免了质子型氘转移试剂中氢质子对氘代率的影响．同时，二硫醚与共轭芳香胺催化剂的高度匹配，使反应能精密识别性质相近的碳氯键，可以对二氯、多氯代物实现选择性脱氯氘化．

该方法反应官能团兼容性好，对一些在还原条件下较敏感的官能团，如酯、磷酸酯、酰胺、缩醛和含氮杂环等，均有很好的适用性，并可用于乙酸阿比特龙酯、依托贝特、尼可刹米、吡丙醚、烟酸丁氧基乙酯等十几种药物氘代物的合成．此外，在部分药物及类似物的直接氢/氘交换中也展现了良好甚至优秀的效率和选择性．与传统的氘代反应相比，这一方法具有经济、绿色、温和、易操作等特点，是一种无过渡金属催化、位点可控、底物适用性广的反应，有望为氘代生物活性分子库的快速构建提供新方案．

图1可见光诱导芳香胺/二硫醚共催化有机氯代物的脱氯氘化反应

文章来源：有机可见光催化氯代物的选择性脱氯氘化[J].厦门大学学报(自然科学版),2021,60(05):797.