重磅！她，催化“魔法师”，联手武大「杰青/长江」，兰州化物所首篇Science！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-11-16 08:30

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非对称脲在药物和生物活性化合物中很常见。然而，设计策略以选择性地引入两种不同的胺来构建非对称脲仍然是一个挑战。

在此， 中国科学院兰州化学物理研究所 何林 研究员和武汉大学 雷爱文 教授等人 使用一种同步识别策略，利用自由基和亲核活化来区分二级胺和一级胺。具体来说，铜催化剂优先将二级胺氧化为自由基，而钴催化剂将一级胺羰基化以产生钴酰胺。通过协同催化将这些片段偶联起来，可以高选择性地产生非对称脲，这一点通过修改 41 种生物活性化合物和六种药物得到了展示。

相关文章以“ Synchronous recognition of amines in oxidative carbonylation toward unsymmetrical ureas ”为题发表在 Science 上。

研究背景

非对称脲是临床批准药物的常见成分（图 1A ），包括抗精神病药物（例如，卡利拉哌齐， 2022 年市场价值 20.4 亿美元）、抗 HIV 试剂（例如，利托那韦）和抗生素（例如，帕克霉素）以及其他医药化合物。光气、 CO ₂ 和 CO 通常用作与胺构建块构建脲衍生物的共反应剂。然而，从胺合成非对称脲面临着一个主要瓶颈，难以区分胺，这通常导致对称脲的竞争性生产（图 1B ）。因此，区分胺的策略需求很高。

为了实现这一目标，深入理解和精确操纵胺的内在性质至关重要。然而，已知的反应模式通常依赖于特定的氧化还原活性或亲核性，这使得在同一位置同时引入两种不同的胺变得具有挑战性。通常，二级胺比一级胺更容易氧化，这由它们更低的氧化电位表明。相反，一级胺呈现更少的空间位阻，这可能允许与二级胺相比，更优先地攻击金属中心。

研究内容

以这些原则为指导，本文提出了一种 “ 同步识别 ” 策略，该策略依赖于氧化还原属性和亲核性的差异来识别不同的胺。具体来说，一种金属催化剂可以通过将二级胺氧化为自由基中间体来有效地区分二级胺和一级胺，而另一种催化剂则可以通过空间控制的亲核羰基化过程与一级胺优先反应，以产生金属酰胺（图 1C ）。我们成功地在合成非对称脲中展示了这种策略，使用了协同的 Cu-Co 双金属催化（图 1D ）。这种方法通过自由基和亲核活化，分别区分了 1:1 摩尔比中的二级胺和一级胺，产生了具有显著选择性的非对称脲。

图 1 ：不对称脲的合成策略。

图 2 ：同步识别的机理研究。

图 3 ：衬底 的范围 。

图 4 ：生物活性分子的作用范围及复合脲的合成 。

图 5 ：药物或药物 前驱体 的合成 。

文献信息

Jinhui Wang

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