楊震課題組利用可見光催化形式[2+2]/retro-Mannich反應(yīng) 構(gòu)建cyclohepta[b]indole結(jié)構(gòu)
近日，我院楊震課題組在《德國應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表通訊論文，報道了可見光催化形式[2+2]/retro-Mannich反應(yīng)構(gòu)建cyclohepta[b]indole結(jié)構(gòu)的研究工作。
全碳季碳手性中心普遍存在于復(fù)雜天然產(chǎn)物和功能分子，具有重要的結(jié)構(gòu)和功能意義。立體選擇性構(gòu)筑高空間位阻的全碳季碳、甚至連續(xù)季碳是有機合成的重點和難點。C-3位為全碳季碳的cyclohepta[b]indole結(jié)構(gòu)，廣泛存在于復(fù)雜活性天然產(chǎn)物，具有重要的醫(yī)藥和化學(xué)研究價值。可見光催化吲哚去芳構(gòu)化的[2+2]環(huán)加成反應(yīng)近來受到廣泛關(guān)注，但目前報道的該類反應(yīng)均依賴于吲哚片段與光催化劑的能量轉(zhuǎn)移過程。楊震課題組發(fā)展了一種光催化氧化烯胺酮基團誘導(dǎo)啟動的形式[2+2]/retro-Mannich反應(yīng)、完成了吲哚去芳構(gòu)化并立體選擇性構(gòu)建了cyclohepta[b]indole結(jié)構(gòu)。
圖1相關(guān)天然產(chǎn)物及本合成方案
作者通過研究底物片段的熒光淬滅效應(yīng)、對比可見光催化和紫外光催化的反應(yīng)結(jié)果，判定反應(yīng)是烯胺酮片段的電子轉(zhuǎn)移歷程，并由相關(guān)氧化還原電位確認該歷程的可行性。隨后，結(jié)合計算化學(xué)，驗證底物被光氧化劑單電子氧化時，自旋密度主要分布于底物中的氧化烯胺酮片段上。通過考察多種質(zhì)子化狀態(tài)下的反應(yīng)路徑，發(fā)現(xiàn)中性分子勢能面上的retro-Mannich反應(yīng)在中性溶液中的活化能較高，難以發(fā)生；相反，自由基陽離子狀態(tài)對應(yīng)的勢能面上，retro-Mannich反應(yīng)僅需2 kcal/mol的活化能即可發(fā)生，并可經(jīng)后續(xù)過程得到產(chǎn)物。
圖2計算化學(xué)實驗
該工作為可見光催化吲哚去芳構(gòu)化[2+2]環(huán)加成以及構(gòu)建cyclohepta[b]indole結(jié)構(gòu)提供了新的思路，研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（DOI: 10.1002/anie.202101104），該工作由楊震教授指導(dǎo)，穆新鵬、李元鶴博士、鄭楠博士、龍健宇、陳斯嘉、劉炳延、趙純博完成，得到了國家自然科學(xué)基金委的基金支持。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202101104
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