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上海交大Angew:可见光光催化实现去外消旋化

尽管自然界在生物系统中以单一对映体形式生产糖和氨基酸,但通过手性分子的合成操作,即不对称合成或外消旋体的拆分来选择性地形成手性分子的单一对映体仍是一个难题。


不对称催化可能是实现这一目标的最直接和有效的方法;然而,为某一反应寻找一种高度对映选择性的手性催化剂并不总是一件容易的事情。动力学和动态动力学拆分是两种互补的方法,但前者的理论产率最高为50%,而后者提供的产品是经过化学修饰的,这并不一定会阻止它们在没有外消旋的情况下被转化回原始材料,但整体合成效率会显著降低。去外消旋化是这方面的一个有价值的补充。


严格意义上的去外消旋化,是将手性化合物的外消旋混合物转化为非外消旋混合物的化学过程,理想情况下是转化为单一对映体,而不需要进行结构修饰。鉴于现代合成技术已经使几乎所有我们需要的外消旋手性化合物的合成成为可能,去外消旋化似乎是获得对映体纯化合物的一种很有前途的方法。然而,因为熵的减少和基于热反应微观可逆性原理的动力学挑战,这个过程在热力学上是不利的。


近日,上海交通大学叶俊涛特别研究员发现在可见光催化条件下,借助于手性光敏剂或手性碱与手性巯基的结合,可以实现高效选择性的去外消旋化。



本文要点


1)应该指出的是,这些研究中的基体范围仍然有一定的局限性。所有的底物都含有一个带有游离N-H基团的酰胺官能团,以确保底物与手性催化剂之间的高效氢键连接,从而达到较高的对映选择性。


2)虽然这一限制在不久的将来可能会被克服,但它也可以为依赖于其他类型的非共价相互作用(例如离子对相互作用)的新型光催化去外消旋化系统的开发提供思路。这些研究的概念和机制特征为去外消旋化开辟了新的途径。


Qinglong Shi, Juntao Ye. Deracemization Enabled by Visible-Light Photocatalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 2020.

DOI: 10.1002/anie.201914858.

https://doi.org/10.1002/anie.201914858



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