深研院化生學院楊震課題組利用可見光催化形式[2+2]/retro-Mannich反應構建cyclohepta[b]indole結構

近日,深圳研究生院化學生物學與生物技術學院楊震課題組在《德國應用化學》發表通訊論文,報道了可見光催化形式[2+2]/retro-Mannich反應構建cyclohepta[b]indole結構的研究工作。

全碳季碳手性中心普遍存在於複雜天然產物和功能分子,具有重要的結構和功能意義。立體選擇性構築高空間位阻的全碳季碳、甚至連續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結構,廣泛存在於複雜活性天然產物,具有重要的醫藥和化學研究價值。可見光催化吲哚去芳構化的[2+2]環加成反應近來受到廣泛關注,但目前報道的該類反應均依賴於吲哚片段與光催化劑的能量轉移過程。楊震課題組發展了一種光催化氧化烯胺酮基團誘導啓動的形式[2+2]/retro-Mannich反應、完成了吲哚去芳構化並立體選擇性構建了cyclohepta[b]indole結構。

圖1.相關天然產物及本合成方案

作者通過研究底物片段的熒光淬滅效應、對比可見光催化和紫外光催化的反應結果,判定反應是烯胺酮片段的電子轉移歷程,並由相關氧化還原電位確認該歷程的可行性。隨後,結合計算化學,驗證底物被光氧化劑單電子氧化時,自旋密度主要分佈於底物中的氧化烯胺酮片段上。通過考察多種質子化狀態下的反應路徑,發現中性分子勢能面上的retro-Mannich反應在中性溶液中的活化能較高,難以發生;相反,自由基陽離子狀態對應的勢能面上,retro-Mannich反應僅需2 kcal/mol的活化能即可發生,並可經後續過程得到產物。

圖2.計算化學實驗

該工作為可見光催化吲哚去芳構化[2+2]環加成以及構建cyclohepta[b]indole結構提供了新的思路,研究成果發表在《德國應用化學》(DOI: 10.1002/anie.202101104),該工作由楊震教授指導,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基金委的基金支持。

全文鏈接://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202101104

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