北京大学杨震Angew. Chem.：可见光催化形式[2+2]retro-Mannich反应构建cyclohepta[b]indole

北京大学杨震课题组在Angew. Chem. Int. Ed.发表研究，通过可见光催化形式[2+2]/retro-Mannich反应实现了cyclohepta[b]indole结构的立体选择性构建，为吲哚去芳构化提供了新策略。研究背景与意义天然产物与全碳季碳手性中心：天然产物因结构多样性和生物学活性在药物研发中占据重要地位。全碳季碳手性中心广泛存在于复杂天然产物中，其立体选择性构筑是有机合成的重点和难点。cyclohepta[b]indole结构的价值：C-3位含全碳季碳手性中心的cyclohepta[b]indole结构广泛存在于生物活性天然产物中，具有重要医药和化学研究价值。吲哚去芳构化与[2+2]环加成：吲哚去芳构化是构建吲哚衍生物的简便方法，[2+2]环加成反应可高效构筑连续手性中心，但可见光催化下的吲哚去芳构化[2+2]反应通常依赖能量转移机制，存在局限性。图1 相关天然产物及本合成方案（图源：Angew. Chem. Int. Ed.）研究内容与创新点反应设计：杨震课题组发展了一种由FCNIrpic氧化烯胺酮基团诱导启动的形式[2+2]/retro-Mannich反应，实现了吲哚去芳构化并立体选择性构建cyclohepta[b]indole结构。底物荧光淬灭效应研究：通过研究底物片段的荧光淬灭效应，发现仅烯胺酮片段能有效淬灭催化剂的荧光，表明反应可能经历电子转移历程。光催化机制对比：对比可见光催化和紫外光催化反应结果，发现化合物20虽可与激发态光催化剂作用，但无法产生紫外光催化的环加成产物，进一步支持电子转移机制。氧化还原电位验证：通过相关氧化还原电位确认烯胺酮片段电子转移历程的可行性。图2 反应机理研究（图源：Angew. Chem. Int. Ed.）计算化学验证：自旋密度分布：计算化学表明，底物被光氧化剂单电子氧化时，自旋密度主要分布于氧化烯胺酮片段上。反应路径考察：考察多种质子化状态下的反应路径，发现中性分子势能面上的retro-Mannich反应活化能较高（难以发生），而自由基阳离子状态对应的势能面上，retro-Mannich反应仅需2 kcal/mol的活化能即可发生，并可经后续过程得到产物。图3 计算化学研究（图源：Angew. Chem. Int. Ed.）研究成果与影响新思路提供：该工作为吲哚去芳构化构建cyclohepta[b]indole结构提供了新思路，突破了传统能量转移机制的局限。论文发表与作者：研究成果发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202101104），论文作者为Xin-Peng Mu, Yuan-He Li, Nan Zheng, Jian-Yu Long, Si-Jia Chen, Bing-Yan Liu, Chun-Bo Zhao, Zhen Yang*。资助支持：该工作得到了国家自然科学基金委的资助。