谢劲课题组实现羧酸向醛的定向转变

近日，南京大学化学化工学院谢劲（点击查看介绍）课题组实现了可见光与膦自由基协同作用下羧酸向醛和氘带醛的定向转变。通常情况下，醛比羧酸更容易被还原，把羧酸直接还原为醛而不发生过度还原，被视为有机官能团转化领域中的一大重要挑战。谢劲课题组最近报到的策略反应条件非常温和，在底物具有多种官能团（醛基、酮羰基、酯、卤素等）时仍具有专一选择性，可以实现羧基向醛的定向转化，其他官能团均不受任何影响。以廉价的氘水作为氘源发展了一条高效制备结构多样的氘代醛新技术。该文发表于Angew. Chem. Int. Ed.，博士生张目亮为论文的第一作者，谢劲副教授为该论文的通讯作者。文章发表后，Nature Catalysis主编Enda Bergin博士以Research Highlight形式在Nature Catalysis上进行高度评价“Perhaps the most promising direct routes from carboxylic acids to aldehydes come from the recently developed photoredox methods.”

氘代标记技术长期以来一直被认为是药物代谢分析和反应机理研究以及核磁共振光谱和质谱分析的重要工具。氘原子可以显着增强新陈代谢以及母体药物和候选药物的药代动力学特性。2017年，FDA批准第一种氘代药物deutetrabenazine进入市场，显著推动了氘代合成的发展，加速了氘标记药物的发现和开发。鉴于氘代芳香醛的重要性，发展方便且步骤经济的合成方法具有较大挑战性。经过一系列条件筛选与优化，作者使用廉价的D₂O作为理想的氘源，在可见光与膦自由基协同作用下最终以86%的收率得到96%氘代产物。随后，作者对该反应适用性进行考察，发现该反应对各种吸电子和给电子的邻、间、对位取代的芳香羧酸都具有很好的兼容性，并以较优的产率得到高氘代化产物。反应底物含有氨基、羟基、卤素、醛基、羰基、硼酸酯、末端烯烃及末端炔烃等敏感的官能团均不影响反应的正常进行。喹啉和吲哚等杂芳族酸以及脂肪羧酸也可以顺利进行脱氧氘化。该反应也可以为天然产物，药物分子和生物活性大分子的后期功能化合成复杂的氘醛提供一种便捷的新方法，反应同样适用于克级反应且产率和氘代率不受影响。

在相同的条件下，只需用H₂O代替D₂O，可以在温和条件下选择性还原羧酸成醛，并且具有良好的选择性和官能团兼容性。在温和的反应条件下，该技术可以实现羧基向醛基的定向转变，有望解决多年来羧酸还原成醛的研究难题。

谢劲课题组一直致力于多样性催化合成方法学发展。通过可见光与杂原子自由基的协同有望突破底物氧化还原电势局限性，实现好的底物普适性和官能团兼容性，一旦反应方法建立，有望找到同类小分子化合物数据库的通用合成技术。谢劲课题组与合作者已在可见光与杂原子自由基协同领域发表多篇研究论文（Nat. Commun., 2018, 9, 3517; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 312-316; Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 10357-10361; Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 3990-3994）。

该论文作者为：Muliang Zhang, Xiang-Ai Yuan, Chengjian Zhu, Jin Xie

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Deoxygenative Deuteration of Carboxylic Acids with D₂O

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 312, DOI: 10.1002/anie.201811522

导师介绍

谢劲

https://www.x-mol.com/university/faculty/49884