“实验通过进一步利用氮中心自由基引发1,5攫氢和后续远程官能化实现了多取代β-氨基酮类化合物的高效构建，该转化具有原子经济性高、反应条件温和、底物适用范围广和区域选择性高等优点。”南京工业大学化学与分子工程学院冯超教授团队研发出一种新颖的自由基加成诱导β-裂解策略，具有四大突出优势，日前，该研究成果《自由基加成诱导β-裂解及其参与的远程官能化研究》在国际高水平期刊Chem上刊出。
“自由基作为一种高活性物种，其参与的反应具有类型多样、官能团兼容性广等优点，被广泛应用于药物合成、高分子聚合等诸多领域。”论文通讯作者冯超教授介绍，近年来，自由基合成转化得到了快速发展，但是自由基中间体的生成通常需要高温、紫外光辐射等苛刻条件或依赖于高活性前体。冯超表示，得益于可见光催化反应的蓬勃发展，近来在温和条件下产生各类自由基中间体的方法也相继得到开发。其中，β-裂解作为自由基中间体的基元反应虽然也得到一定发展，但总体受到的关注仍然较少。“目前已报道的可见光催化β-裂解反应虽然在过去几年中取得了显著的进展，但仍存在着明显的局限性：原料本身固有的性质对催化剂要求较高。此外，常规方法中所解离的分子片段往往作为废弃物未加利用，大大降低了反应的原子经济性，也不符合绿色低碳的理念。”论文共同第一作者李欣同学介绍。
针对现有自由基β-裂解反应的局限性，冯超教授团队开发了一种新颖的自由基加成诱导β-裂解的策略。该策略将自由基产生与后续的β-裂解步骤分离，使得自由基产生不再受底物自身性质限制，大大拓展了反应的适用范围。2018年，冯超教授团队报道了基于该策略的首项成果，利用烯醇醚衍生物作为含碳和氮片段的共同来源，实现了非活化烯烃的碳胺化反应。近期，该团队进一步发展了一种以4-异噁唑啉衍生物为受体，通过自由基加成/β-裂解的串联过程高效构建β-氨基酮衍生物的策略。论文共同第一作者水洋表示，在实验中，他们发现通过对底物结构的调控，该方法还可以进一步实现远程碳氢键的官能化，经过一步反应构建多个官能团，极大提高了反应效率。该反应具有原子经济性高、条件温和、底物范围广、区域选择性和立体选择性高等优点。
此类自由基加成诱导β-裂解的策略为高效构建复杂β-氨基酮衍生物提供了高效便捷的新途径，适用于多种类型底物，充分证明了该方法的实用性。“β-氨基酮类化合物具有多样的活性，如局部麻醉、中枢神经兴奋、肌肉松弛等，因此是药物合成中的重要结构，具有重要价值。”冯超介绍说，我们生活中常见的达克罗宁、托哌酮、洛贝林等药就含有此类片段，因此团队研发出的加成裂解新策略有望在新药开发中获得广泛的应用。该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省特聘教授计划、江苏省杰出青年基金的大力支持。
另悉，Chem是Cell Press旗下的综合化学期刊。创刊于2016年7月，是Cell的第一份自然科学类姐妹刊，Chem致力于推广化学及其交叉领域的创造性突破，刊发旨在解决全球性挑战的前沿应用和基础研究成果。
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