廣東
導讀
近日，國際化學領域權威期刊《自然?催化》（Nature Catalysis）在線發表了武漢大學化學與分子科學學院陳才友教授團隊通過配體設計助力銅催化氮雜芳烴芐位的不對稱自由基疊氮化反應的最新研究成果，題為《Unlocking the Cu-catalysed asymmetric radical azidation of N-heterobenzylic sites through rational ligand design》，該工作的計算部分由戚孝天教授團隊完成。
該研究原創性設計和合成了新型強配位手性三齒配體，并將該類配體應用于挑戰性的含氮雜環底物的不對稱自由基疊氮化反應研究當中，為解決這類底物在不對稱自由基疊氮化反應中容易導致催化劑中毒問題提供了新思路。武漢大學博士生雷一凡為第一作者，陳才友教授為論文通訊作者，戚孝天教授為論文共同通訊作者，武漢大學化學與分子科學學院為唯一署名單位。論文其他作者包括陳梓桐、郭泓佑、袁啟洋、朱澳平、張子芯、白雨弘旭。
過渡金屬催化含氮雜環衍生物的不對稱自由基官能化反應至今仍是一大難題。現有催化體系均無法實現強配位含氮雜環衍生物的不對稱疊氮化，其根源在于這類強配位底物易使催化劑中毒。該研究工作開發出新型強配位手性三齒PNN配體，其核心結構特點在于引入了三個強配位點，有效抑制N-雜芳烴競爭配位導致的催化劑毒化，同時避免形成低選擇性的雙疊氮Cu(II)物種，從根源上重塑了銅-疊氮體系的配位化學行為。
該工作以廉價、低毒、中性的TMSN3（疊氮基三甲基硅烷）為疊氮源，以優異的收率和對映選擇性實現了銅催化2-(1-鹵代烷)-含氮雜環的對映匯聚式不對稱自由基疊氮化反應，以及銅催化2-乙烯基-含氮雜環的三組分不對稱自由基疊氮化反應。該工作不僅兼容多種強配位含氮雜環和多種復雜分子，而且可實現克級規模放大，同時該方法適用于至少5種生物活性分子與藥物中間體的應用轉化，具有重要合成應用前景。
該工作結合機理實驗，揭示了包含鹵素原子攫取、配體交換及內球層均裂取代成鍵的自由基疊氮化反應機制，并闡明了新型PNN配體抑制含氮雜環毒化催化劑的原理，為金屬催化的強配位底物不對稱自由基官能化反應提供了新方向。
該研究工作得到了國家重點研發計劃（2023YFA1508600）、國家自然科學基金（22571239）、中央高校基本科研業務費（2042026kf0045）、武漢市自然科學基金探索（晨光）計劃（2024040801020226）及武漢大學啟動經費的支持。
全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41929-026-01563-2
陳才友課題組鏈接：https://caiyouchen.whu.edu.cn/index.htm
來源：武漢大學
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