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驯服惰性B-H键:近红外光诱导碳硼烷-氨基酸偶联新策略

发布时间:2025-04-30  栏目类别:特色文章

  苯环结构广泛存在于药物分子、天然产物之中。而一些三维结构基团如金刚烷、立方烷、BCP等可以作为苯环的电子等排体,将其引入药物分子中可增强生理活性。碳硼烷结构作为一类具有三维芳香性的多面体硼原子簇,被认为是苯环的硼基生物电子等排体,并且已经在药物开发中得到应用。然而,由于碳硼烷中B-H键的惰性以及多个B-H键的相似性,使得其选择性B-H键活化仍较为困难。近年来,通过紫外或可见光驱动的光氧化还原方法实现了此类反应,但高能光源常面临能量效率低下、底物范围有限、副反应频发和放大困难等问题。

  最近,南京大学燕红教授课题组利用碳硼烷基电子给体-受体复合物,在低能近红外光(NIR)照射下,成功实现了碳硼烷中B-H键的选择性官能化反应。作者使用芳香杂环鎓盐作为电子受体,通过改变电子受体结构,缩小了电子给体-受体复合物基态与激发态的能量差距,从而实现了在NIR照射下的给体-受体单电子转移过程,使B-H键活化并发生后续偶联反应。该方法可以实现碳硼烷与氨基酸和寡肽的直接偶联,构建了结构丰富的碳硼烷修饰氨基酸/寡肽库。

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  通过自由基捕获实验与电子顺磁共振谱,作者证实,该反应为自由基机理,并提出如下反应机理:首先,碳硼烷负离子II与噻蒽盐I形成电子给体受体复合物III,随后在NIR作用下发生碳硼烷到噻蒽盐的单电子转移(SET)过程,形成碳硼烷自由基V与噻蒽自由基IV。而碳硼烷自由基中的桥连氢与氧气发生氢原子转移(HAT)过程,形成骨架电子数-2的活性碳硼烷物种VIVI与氨基酸酯结合,碳硼烷骨架恢复骨架电子数并再生桥连氢,得到产物IX

 Reference: Xu, S. W.; Zhang, H. J.; Zong, J. B.; Cao, H. J.; Tu, D. S.; Lu, C. S.; Yan, H. Taming Inert B−H Bond with Low Energy Light: A Near-Infrared Light-Induced Approach to Facile Carborane Cluster-Amino Acid Coupling. J. Am. Chem. Soc. 2025, 145, 12845-12857. (推荐人:展昕宇,检查人:史宇阳)

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