物质学院叶柏华课题组在锆-氢催化肽酰胺高位点选择性还原交叉胺化研究中取得突破

ON2022-12-28CATEGORY科研进展

澳门新莆京3787物质科学与技术学院叶柏华团队专注于新型过渡金属催化与生物活性分子后修饰研究。继2021年7月在Cell旗下期刊Chem上发表了高效新型交叉亲电偶联催化体系的相关工作后,叶柏华团队再次在该期刊上发表最新成果,团队突破性地发展了一种高效、高选择性的锆-氢催化体系,首次实现了酰胺的新型还原交叉胺化反应,并成功地将其用于一系列含有酰胺片段的生物活性分子和寡肽后修饰。


图一:锆-氢催化肽酰胺高位点选择性还原交叉胺化


酰胺是有机合成化学中最重要的官能团之一,常见于大宗化学品、药物分子、肽分子与功能聚合材料分子中。构建酰胺键和转化酰胺键,如将酰胺转化成酮、酯、醛、其他酰胺、胺(还原)等,是合成化学领域的一大研究重点,但至今还没有将酰胺直接经还原交叉胺化制备胺分子的相关报道。基于叶柏华团队在廉价锆金属催化领域的研究经验,本工作以锆-氢催化体系为核心,巧妙地设计双催化反应条件,可控地将锆-氢催化还原酰胺与锆-氢催化亚胺胺化两个反应过程完美结合,一步实现选择性修饰酰胺官能团以高效制备胺化合物和转化寡肽生物活性分子(图二)。


图二:挑战与精准合成策略


该方法具备五大亮点:一是体系简单,原料易得,催化剂价格低廉;二是适用底物范围广,对于大部分的一级、二级和三级酰胺均可适用,且具有高官能团兼容性;三是酰胺底物的手性信息可保留,可借此高效制备手性胺分子;四是催化条件易调控并终止在交叉胺化后的亚胺中间体,能进一步灵活拓展相关前沿应用;五是对于含有多个酰胺键的寡肽分子的后修饰具有高效、高位点选择性。在实验研究的基础上,作者通过理论计算进一步获知反应体系对于寡肽分子的位点选择性源自于金属环戊二烯基配体与底物的位阻效应(图三)。此反应体系具有独特的锆金属催化的可调控性能,在天然产物、药物合成及酰胺类高分子降解等领域具有巨大潜在的应用前景。


图三:理论计算探究


物质学院2021级博士研究生汤健涛为该论文的第一作者,2020级硕士研究生干宇和2022级博士研究生李雪娇分别为共同第一作者,叶柏华教授为通讯作者,澳门新莆京3787是唯一完成单位。

Chem创刊于2016年,由CELL PRESS出版商出版,是Cell的姐妹刊,展示化学及其分支学科的基础研究如何有助于找到解决未来全球挑战的潜在解决方案,在行业领域中有较高学术影响力,2021年影响因子指数为25.832。


文章标题:Regioselective reductive transamination of peptidic amides enabled by a dual Zr(IV)–H catalysis

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.11.002