我院霍浩华教授课题组在sp3 C-H键不对称官能团化研究方向取得重要进展，相关研究成果近日以“Site- and enantioselective cross-coupling of saturated N-heterocycles with carboxylic acids by cooperative Ni/photoredox catalysis”为题发表于Nature Communications（DOI: 10.1038/s41467-023-35800-0）。
含a位手性中心的饱和氮杂环骨架是药物、天然产物、手性催化剂中常见的结构单元。控制此类结构的a位手性中心构型非常重要，因为它直接影响着相应分子的生理活性，或手性催化剂的不对称诱导能力。催化不对称C-H官能团化是构建此类结构最直接高效的手段之一。然而，不对称sp3 C-H官能团化反应依然是合成化学领域公认的难点，面临化学选择性、位点选择性和对映选择性等诸多问题。饱和氮杂环的对映选择性a C-H酰基化反应尚未见报道。
针对这一难题，霍浩华教授课题组运用他们发展的卤素自由基介导的不对称HAT催化策略（JACS, 2020, 142, 19058; JACS, 2022, 144, 8797; Nat. Commun. 2021, 12, 3536; ACS Catal. 2021, 11, 13567; Review: Coord. Chem. Rev. 2022, 460, 214479.），证明了可见光催化裂解的氯自由基可以进行动力学控制性的C-H攫取，在多种具有竞争性活泼C-H键（例如苄位和开链杂原子a位C-H键）存在下，可以高位点选择性活化更为惰性的氮杂环a-C-H键，生成的碳自由基能被手性镍催化剂高效捕获，进而与一系列结构多样的、商品化的有机羧酸发生不对称交叉偶联反应，高对映选择性生成重要的手性a氨基酮。此方法呈现出非常出色的官能团兼容性，适用于克级规模合成。特别值得指出的是，它为复杂药物分子紫杉醇系列衍生物的不对称合成提供了一种便捷的合成途径。同时，系列机理实验研究对此体系对化学选择性、位点选择性和对映选择性的高效调控提出了合理解析。
该研究工作在霍浩华教授指导下完成，博士生束晓敏和硕士生钟德为该论文的共同第一作者，硕士生黄倩和博士后环磊桃参与了部分研究工作。研究工作得到了“催化科学”国家重点研发项目（2021YFA1502500）、国家自然科学基金委面上项目（22071203）和beat365官方网站校长基金（20720210014）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-35800-0
