Nat. Commun. | 華中師范大學舒超教授團隊在自由基環(huán)氧化領域取得重要進展

導讀

近日，國際期刊《Nature Communications》在線發(fā)表了華中師范大學舒超教授與南昌航空大學孫青老師聯(lián)合團隊的最新研究成果。該研究針對氧雜環(huán)丙烷傳統(tǒng)通過極性環(huán)氧化合成過程中存在的反應條件苛刻、官能團兼容性差、底物適用范圍狹窄等關鍵技術難題，巧妙開發(fā)了一種自由基環(huán)氧化為途徑的全新合成策略，以溫和、高效的方式成功實現(xiàn)氧雜環(huán)丙烷的高選擇性精準合成，為環(huán)氧類藥物分子與復雜有機分子的高效精準合成和轉化提供了新思路與技術路徑。論文題目為《Photochemical synthesis of oxiranes using DABSO activated sulfinates and allylic peroxides》，華中師范大學為該論文第一完成單位，化學學院博士研究生李子陽為第一作者，南昌航空大學鄭慧雯同學（計算部分）為共同第一作者，南昌航空大學孫青講師（計算部分）、華中師范大學舒超教授為共同通訊作者。

氧雜環(huán)丙烷是一類具有高環(huán)張力的含氧三元雜環(huán)結構，因其優(yōu)異的反應活性，成為抗癌藥物、農(nóng)藥、功能材料等復雜分子中的關鍵結構砌塊。在FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）批準的藥物中，大量活性分子均包含環(huán)氧結構，這類結構可通過開環(huán)反應高效轉化為醇、胺、醚等高價值有機中間體，在藥物合成中具有不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)的極性環(huán)氧化方法多依賴過氧酸等強氧化劑或強堿，不僅易破壞硫醚、碘代芳烴、疊氮、醛基等敏感官能團，還存在操作危險性高、反應條件苛刻、底物適用范圍受限等突出問題，難以滿足現(xiàn)代藥物合成與精細化工領域對溫和、高兼容性、綠色高效合成技術的迫切需求。

針對上述難題，該聯(lián)合研究團隊提出了DABSO（1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷-二氧化硫加合物）活化亞磺酸鹽的光化學新策略：在可見光照射下，廉價易得的亞磺酸鹽與DABSO原位形成高活性銨鹽配合物，進而高效釋放磺酰基自由基；該自由基可精準進攻烯丙基過氧化物的雙鍵，隨后引發(fā)過氧鍵斷裂、分子內環(huán)化串聯(lián)反應，最終一步構建出結構多樣的磺酰基取代氧雜環(huán)丙烷，實現(xiàn)了目標產(chǎn)物的高效精準合成。

該研究成果具備三個主要特點：一是溫和綠色，采用可見光驅動模式，反應在室溫下即可順利進行，無需貴金屬催化劑與強氧化/強堿體系，契合綠色可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代綠色合成化學理念；二是官能團兼容性優(yōu)異，能夠高效構建傳統(tǒng)方法難以獲得的高官能團化氧雜環(huán)丙烷，有效豐富了目標分子的結構多樣性，為復雜分子合成提供了更多可能；三是高效簡潔，通過一步成環(huán)反應完成目標產(chǎn)物合成，操作簡便易行，且反應原料廉價易得，具備良好的工業(yè)化應用潛力。該研究不僅為氧雜環(huán)丙烷類關鍵結構砌塊的合成提供了全新方法，更為高張力小環(huán)分子的綠色、高效構建提供了創(chuàng)新性思路，在藥物后期修飾、天然產(chǎn)物全合成、精細化工產(chǎn)品制備等領域具有潛在的應用價值。

舒超教授團隊長期致力于自由基合成化學、綠色有機合成方法學等前沿研究方向，聚焦溫和條件下的精準成鍵反應與高價值環(huán)骨架構建，及其在醫(yī)藥/農(nóng)藥分子的綠色合成中的應用，取得了一系列具有特色的研究成果。相關研究成果以第一作者或通訊作者身份發(fā)表于《Nature》《Nature Communications》《Journal of the American Chemical Society》《Angewandte Chemie International Edition》《ACS Catalysis》《Chemical Science》等國際期刊。此次研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金等項目的大力支持。

DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-026-70407-1

來源：華中師范大學化學學院