深研院化生学院杨震课题组利用可见光催化形式[2+2]/retro-Mannich反应构建cyclohepta[b]indole结构

近日,深圳研究生院化学生物学与生物技术学院杨震课题组在《德国应用化学》发表通讯论文,报道了可见光催化形式[2+2]/retro-Mannich反应构建cyclohepta[b]indole结构的研究工作。

全碳季碳手性中心普遍存在于复杂天然产物和功能分子,具有重要的结构和功能意义。立体选择性构筑高空间位阻的全碳季碳、甚至连续季碳是有机合成的重点和难点。C-3位为全碳季碳的cyclohepta[b]indole结构,广泛存在于复杂活性天然产物,具有重要的医药和化学研究价值。可见光催化吲哚去芳构化的[2+2]环加成反应近来受到广泛关注,但目前报道的该类反应均依赖于吲哚片段与光催化剂的能量转移过程。杨震课题组发展了一种光催化氧化烯胺酮基团诱导启动的形式[2+2]/retro-Mannich反应、完成了吲哚去芳构化并立体选择性构建了cyclohepta[b]indole结构。

图1.相关天然产物及本合成方案

作者通过研究底物片段的荧光淬灭效应、对比可见光催化和紫外光催化的反应结果,判定反应是烯胺酮片段的电子转移历程,并由相关氧化还原电位确认该历程的可行性。随后,结合计算化学,验证底物被光氧化剂单电子氧化时,自旋密度主要分布于底物中的氧化烯胺酮片段上。通过考察多种质子化状态下的反应路径,发现中性分子势能面上的retro-Mannich反应在中性溶液中的活化能较高,难以发生;相反,自由基阳离子状态对应的势能面上,retro-Mannich反应仅需2 kcal/mol的活化能即可发生,并可经后续过程得到产物。

图2.计算化学实验

该工作为可见光催化吲哚去芳构化[2+2]环加成以及构建cyclohepta[b]indole结构提供了新的思路,研究成果发表在《德国应用化学》(DOI: 10.1002/anie.202101104),该工作由杨震教授指导,穆新鹏、李元鹤博士、郑楠博士、龙健宇、陈斯嘉、刘炳延、赵纯博完成,得到了国家自然科学基金委的基金支持。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202101104

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