中國科學技術大學教授傅堯、副教授陸熹團隊與教授李震宇團隊合作，通過調控催化劑的電子和立體效應，顯著提升了金屬氫化物加成烯烴的立體選擇性，解決了多取代環(huán)烷烴立體異構體精準合成的難題。8月5日，研究成果發(fā)表于《自然-化學》。
飽和環(huán)烷烴結構廣泛存在于各類天然產物及藥物分子中。由于環(huán)上取代基的空間取向差異，即多個取代基之間的順式或反式構型差異，其相應立體異構體在理化性質與生理活性方面存在顯著差異。現(xiàn)有合成方法可實現(xiàn)多取代環(huán)烷烴類化合物某些特定構型異構體的精準合成。然而，不同的反應類型普遍表現(xiàn)出固有的立體選擇性傾向。高選擇性地實現(xiàn)多取代環(huán)烷烴順式和反式異構體的發(fā)散性合成極具挑戰(zhàn)。
研究團隊將弱相互作用控制策略成功應用于多取代環(huán)烷烴立體異構體的發(fā)散性合成，開發(fā)了以雙噁唑啉配體-鈷和膦噁唑啉配體-鈷為基礎的兩種立體選擇性催化體系。兩種催化體系均展現(xiàn)出優(yōu)異的底物普適性，適用于亞甲基環(huán)己烷的立體發(fā)散氫烷基化反應，還可用于多種天然產物、藥物分子的合成或修飾。例如，反應被應用于G蛋白偶聯(lián)跨膜受體CP-55940及其立體異構體的高效精準合成。研究發(fā)現(xiàn)，在雙噁唑啉配體-鈷催化體系中，生成熱力學非優(yōu)勢構型產物。而在膦噁唑啉配體-鈷催化體系中，生成了熱力學優(yōu)勢構型產物。
審稿人對該項研究工作給予高度評價：“作者通過調控催化劑的電子特性，實現(xiàn)了對固有選擇性的強制逆轉，堪稱卓著。”
研究人員介紹，該項研究提出了多取代環(huán)烷烴立體可控合成的新策略，同時為配體工程精準調控催化劑性質逆轉反應固有選擇性提供了重要范例。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-025-01885-x
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