光化學去消旋化是合成立體結構富集化合物最直接的方法。雖然能量轉移、單電子轉移、配體-金屬電荷轉移等激發態過程能夠導致立體結構消融,但是依靠氫原子轉移反應能夠克服三重態能量轉移、消旋反應物的氧化還原電勢造成的局限,仍未曾得到研究。從理論上看,3°碳立體結構去消旋化的方法是HAT和之后的供氫。但是,這個方法如何實現具有非常大的挑戰,這是因為如果催化劑無法區分兩種立體結構,那么生成的立體結構產物仍然能夠發生反應。
有鑒于此,上海交通大學葉俊濤副教授等報道獨特的雙重氫原子轉移光催化去消旋化反應,對δ-內酯和γ-內酯進行光化學去消旋化,生成立體結構富集和氘代產物。
反應機理研究結果表明二苯甲酮能夠非選擇性的摘氫,但是四肽巰基化物決定了供氫步驟的立體選擇性。通過兩種不同的HAT催化劑,將HAA步驟和HAD步驟解耦,這不僅避免了單一HAT催化劑導致正向反應和逆向反應都具有催化作用,而且能夠優化反應過程,對兩個HAT催化劑分別精確調控。
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發現吡啶醇起到促進摘氫反應和增強供氫立體選擇性的關鍵作用。加入的吡啶醇添加劑不僅促進二苯甲酮在HAA步驟的TON,而且通過氫鍵相互作用增強HAD步驟的立體選擇性。
參考文獻
Xiaoyu Yan, Yubing Pang, Yutong Zhou, Rui Chang, and Juntao Ye*, Photochemical Deracemization of Lactams with Deuteration Enabled by Dual Hydrogen Atom Transfer, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c14934
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14934