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Angew. Chem. :光氧化还原中性/手性布朗斯特酸催化去消旋化

催化去消旋化反应不对称催化中最为经济与高效的合成策略之一。然而,由于反应的微观可逆性及该反应自身存在的熵减热力学问题,传统的去消旋化策略通常需要加入额外当量的氧化剂或者还原剂,极大地破坏了其本身具有的合成优越性。近年来,随着可见光催化快速发展,化学家逐渐认识到由光能转化为化学能以及其不同势能面的反应途径可以突破上述挑战,也因此发展了系列高效的可见光催化去消旋化策略。例如,2018年Bach课题组首次报道了在可见光催化轴手性联烯化合物的去消旋化反应。该反应是基于手性光敏剂与不同构型底物通过氢键作用的热力学差异以及能量转移的动力学差异实现的去消旋化,揭示了立体选择性生成底物-光敏剂络合物策略能够有效抑制逆-去消旋化造成的背景反应(图1A)。2019年,Knowles课题组报到了光敏剂[Ir]催化下的单电子转移(SET)-去质子化-氢原子转移过程(HAT)的环脲去消旋化反应。通过机理研究发现,去质子化后,手性磷酸的共轭碱通过对不同构型的自由基正离子中间体的识别对于富集单一构型产物至关重要(图1B)。



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近期,河南师范大学江智勇教授研究团队报道了一种新颖的光氧化还原中性去消旋化反应模式,即通过可见光驱动下光敏剂DPZ与底物发生两次单电子转移(SET)产生前手性中心,利用手性磷酸控制不对称质子化,高对映选择性成功地将多类型线性/环状消旋α-氨基酯及其它类似物转化为单一构型的产物(图2)。除了光敏剂DPZ与手性催化剂外,反应无需添加任何其它试剂,凸显了极高的原子经济性,充分体现了去消旋化反应的合成优越性。研究表明,手性产物的富集无需手性催化剂与不同构型底物之间的相互作用(即识别),完全决定于手性催化剂对光氧化还原反应后产生的负离子中间体参与不对称质子化的立体控制效率。由此可见,该策略突破了以往可见光催化去消旋化实现手性产物富集的传统认知,即“需要手性催化剂对于不同构型底物在光反应过程中必须产生热力学及/或动力学显著差异”,对于推动这一领域的快速发展起到重要作用。值得一提的是,这一催化体系还能够实现手性氘代氨基酸衍生物的合成,进一步拓展了方法学的实用性。

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文信息

Deracemization through Sequential Photoredox-Neutral and Chiral Brønsted Acid Catalysis

Ziwei Gu,Li Zhang,Haijun Li,Dr. Shanshan Cao,Dr. Yanli Yin,Dr. Xiaowei Zhao,Dr. Xu Ban,Prof. Dr. Zhiyong Jiang

文章第一作者是河南大学硕士研究生谷紫薇,河南师范大学曹珊珊博士做了DFT理论计算工作,江智勇教授与曹珊珊博士为该论文通讯作者。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202211241




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