近日，材料與能源學院、綠色農藥全國重點實驗室李兆棟教授在化學頂級期刊Angewandte Chemie International Edition（影響因子：16.6）上發(fā)表題為“Enantioselective Tsuji-Trost α-Fluoroallylation of Amino Acid Esters with gem-Difluorinated Cyclopropanes ”的論文。

氨基酸是組成生命起源的基本物質，非天然手性氨基酸的構筑是合成化學的熱門研究領域，其中，氟代烯丙基取代的手性α-季碳氨基酸骨架具有極高的生物活性。但是由于缺少合適的氟代烯丙基前體，構建此類骨架具有極大挑戰(zhàn)。近年來圍繞“分子張力驅動的不對稱催化轉化”這一課題，材料與能源學院李兆棟課題組在前期對張力環(huán)烯烴去對稱化研究的基礎上（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202315092），繼續(xù)深入挖掘，根據偕二氟環(huán)丙烷的高張力特性，提出利用過渡金屬與有機小分子組成的三分子協(xié)同接力催化策略對偕二氟環(huán)丙烷進行不對稱催化轉化研究，聯(lián)合汕頭大學倪少飛副教授課題組和中科院上海藥物化學研究所陳鐵根研究員課題組開發(fā)了偕二氟環(huán)丙烷與氨基酸脂的不對稱開環(huán)/脫氟偶聯(lián)反應。

該策略通過大位阻聯(lián)萘二酚骨架的手性醛作為反應體系的提供手性環(huán)境，操作簡單，對不同的氨基酸和偕二氟環(huán)丙烷都表現出廣泛的底物適用性和官能團兼容性，為開發(fā)含有氟代烯丙基的高光學純非天然氨基酸提供了可靠的技術路線。

作者對所得到的高光學純氟代烯丙基氨基酸酯進行了不同的衍生化反應。結果表明，氟烯丙基氨基酸酯不僅能進行脫水縮合形成多肽以及常用的合成砌塊異氰酸酯，還能生成在農藥分子常見的具有高生物活性的脲和硫脲片段。該衍生化實驗進一步證實了所開發(fā)策略的合成價值，有望在新型活性分子的設計和開發(fā)中獲得進一步運用。

作者在控制實驗的基礎上，進一步通過理論計算揭示了反應產生對映選擇性的機制。結果表明，在過渡態(tài)TS3中，Pd(II)-π-氟烯丙基物種和 Ni 配合物之間存在三個CH···π相互作用和一個π···π相互作用。然而，在TS3'中只形成了三個微弱的 π···π 相互作用（b1=3.307 ?、b2=3.429 ?、b3=3.123 ?）。 TS3 中這些非共價相互作用的距離比TS3' 中的短，這意味著TS3 中存在更強的非共價鍵相互作用。

材能與能源學院2021級碩士研究生蘇政、2022級碩士研究生譚彬鴻同學為論文并列第一作者，完成了論文的實驗部分。材料與能源學院李兆棟教授、汕頭大學倪少飛副教授、中科院上海藥物化學研究所陳鐵根研究員為論文的共同通訊作者，我校為第一通訊單位。該研究得到了食品學院雷紅濤教授的大力支持，以及國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等項目的經費資助。

論文相關內容:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202402038

文圖/材料與能源學院 李兆棟