導讀

廈門大學化學化工學院霍浩華教授課題組在金屬-光催化研究領域取得新進展，相關研究成果以“Direct enantioselective C(sp3)-H coupling of N-alkyl anilines via metallaphotoredox catalysis”為題，發(fā)表于《自然化學》(Nat. Chem.2026, doi: 10.1038/s41557-025-02018-0)。

胺類結構，尤其是N-烷基苯胺，是藥物、農(nóng)藥及天然產(chǎn)物中不可或缺的核心骨架。在藥物研發(fā)中，直接在其三維骨架上進行a-C(sp3)-H鍵的官能團化并精確控制立體化學，是提升分子結構多樣性與藥物活性的關鍵策略。然而，如何在游離N-H鍵存在的前提下，直接、高選擇性地實現(xiàn)a-C(sp3)-H鍵不對稱官能團化，是合成化學中一個長期存在的挑戰(zhàn)。當前胺類化合物的a-C(sp3)-H不對稱官能團化方法依然鮮有報道，主要局限于具有較高氧化電位的（硫代）酰胺或特定的環(huán)狀三級胺。然而，對于氧化電位較低、但合成價值極高的N-烷基苯胺，開發(fā)通用的不對稱C(sp3)-H官能團化方法仍是一個顯著的研究空白。

這一過程的主要難點在于：一是化學選擇性，具有較強路易斯堿性胺的強配位能力易使傳統(tǒng)過渡金屬催化劑失活；二是區(qū)域與立體選擇性，分子中通常存在多個性質(zhì)相似的C-H鍵和游離N-H鍵，難以精準區(qū)分和轉化。因此，發(fā)展一種無需保護基團、能直接實現(xiàn)N-烷基苯胺高對映選擇性a-C–H官能團化的通用方法，對于高效構建手性胺類藥物分子具有重要意義。

針對這一挑戰(zhàn)，霍浩華教授課題組創(chuàng)新性地為簡單二芳基酮光催化劑引入位阻基團，將其重塑為基于單電子/質(zhì)子轉移（SET/PT）活化模式的新光催化劑，巧妙地攻克了N-烷基苯胺單電子活化的逆向電子轉移（BET）難題。通過結合手性鎳催化劑，成功發(fā)展了一種高效的氨基a-C(sp3)-H鍵不對稱芳基化和雜芳基化新方法，首次實現(xiàn)了鏈狀和環(huán)狀N-烷基苯胺的C(sp3)-H不對稱自由基偶聯(lián)。該不對稱金屬-光催化新體系，不依賴于額外導向基團進行立體誘導，能夠兼容電性豐富多變的（雜）芳基鹵化物和烯基鹵代物，包括極具挑戰(zhàn)性的富電子芳基鹵代物。它展示出極好的官能團兼容性，可以大幅簡化一系列復雜藥物分子的不對稱合成，同時實現(xiàn)化學、位點和對映選擇性的高效控制。

霍浩華教授課題組長期專注于金屬-光催化的C(sp3)-H鍵不對稱自由基偶聯(lián)，他們前期通過創(chuàng)新性地建立了“金屬-鹵原子接力不對稱光催化”新策略（JACS,2020, 142, 19058; JACS,2022, 144, 8797;ACIE,2023, 62, e202305889; ACIE,2025, 64, e202513309; ACIE,2025, 64, e202518424; Nat. Commun.2021, 12, 3536; Nat. Commun.2023, 14, 125；ACS Catal.2021, 11, 13567），揭示“雙自由基不對稱偶聯(lián)”新機制（Nat. Catal.2024, 7, 889; JACS,2024, 146, 19909; JACS,2025, 147, 10999），發(fā)展了系列不對稱自由基偶聯(lián)新方法。然而，這些方法都屬于基于氫原子轉移（HAT）活化模式的C(sp3)-H不對稱自由基偶聯(lián)體系。針對具有低氧化電位，更適合SET/PT活化模式的路易斯堿性化合物，此前一直是未解決的難題。面對這一難題，團隊獨辟蹊徑，將目光聚焦于催化歷程的源頭?光誘導的電子轉移過程，發(fā)展了此新光催化劑，并首次應用于不對稱催化。這為手性a-芳基胺這一重要藥效骨架的合成提供了模塊化、步驟經(jīng)濟性高的全新平臺，也為更多惰性C-H鍵的精準轉化提供了創(chuàng)新的設計思路，在藥物發(fā)現(xiàn)、材料科學等領域具有潛在的應用前景。

該研究工作在霍浩華教授指導下完成，已畢業(yè)博士生祖維賽完成了主要研究工作，為論文的第一作者，霍浩華實驗室的研究生武浩冉、霍靖文、黃永亮、許震和徐裕敏參與了部分研究工作。學院徐海超教授參與了相關結果的討論，為研究工作提供了建設性意見；學院汪騁教授、楊曄教授和張燦坤工程師對瞬態(tài)光譜的測試提供了幫助；學院葉劍良副教授為二維核磁的測試和解析提供了幫助。研究工作得到了“催化科學”國家重點研發(fā)項目（2021YFA1502500；2023YFA1507202）、國家自然科學基金委面上項目（22071203；22471228）和廈門大學校長基金（20720240125）的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41557-025-02018-0

來源：廈門大學