Concise Report

Photoredox-Catalyzed Direct Decarboxylative Amination of Alkyl Carboxylic Acids Enabled by a Novel N-Centered Radical Scavenger

Changlei Zhu, Mengqing Zhang, Jiaxin Lin, Xiaoguang Bao,* and Jingjing Wu*

Alkylamines play an important role in medicinal chemistry, while carboxylic acids are commonly found in many natural products and pharmaceuticals. In this study, we developed a direct photoredox-catalyzed decarboxylative amination of alkyl carboxylic acids using a novel N-centered radical scavenger. This method avoids pre-activation and transition-metal catalysts, allowing a diverse range of readily available carboxylic acids to be efficiently converted into medicinally valuable amines. Further mechanistic studies and DFT calculations were conducted to provide evidence for the proposed photoredox-catalyzed pathway. This protocol is operationally simple and has excellent functional group compatibility, which is likely to be of great use in synthetic chemistry.

Photoredox-catalysis | Decarboxylative amination | Alkyl carboxylic acid | N-Centered radical scavenger

光氧化還原催化烷基羧酸的脫羧胺化反應(yīng)研究

胺類及含氮官能團(tuán)作為多種生物活性分子(包括生物堿、小分子藥物和農(nóng)用化學(xué)品)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元，具有重要的生物學(xué)意義。因此，在藥物化學(xué)中，將胺基引入小分子化合物，特別是天然產(chǎn)物中，對提升分子的成藥性大有裨益?；谇捌谠谕榛鹚狨ッ撆鸢坊矫娴难芯炕A(chǔ)(Nat. Commun. 2025, 16, 3225.)，吳晶晶團(tuán)隊進(jìn)一步致力于發(fā)展基于自然界廣泛存在的羧酸類化合物高效的脫羧胺化新方法。

基于可見光氧化還原催化的自由基胺化策略因其條件溫和、官能團(tuán)兼容性優(yōu)異而受到廣泛關(guān)注。然而，現(xiàn)有脫羧胺化方法仍存在諸多局限，例如需使用不穩(wěn)定或具有安全隱患的試劑(如重氮或疊氮化合物)，或依賴羧酸預(yù)活化步驟，降低了反應(yīng)的步驟經(jīng)濟(jì)性；此外，部分體系仍需使用過渡金屬催化劑，存在重金屬殘留的風(fēng)險。因此，開發(fā)一種無需預(yù)活化、無過渡金屬催化的直接脫羧胺化新方法具有重要的研究價值。

圖 1 烷基羧酸自由基型脫羧胺化策略

近期，吳晶晶團(tuán)隊利用其自主研發(fā)的亞胺型氮中心自由基捕獲劑，成功實現(xiàn)了烷基羧酸的直接光氧化還原催化脫羧胺化。該方法在無需羧酸預(yù)活化及過渡金屬參與的條件下，實現(xiàn)了溫和、高效的胺化過程，并展現(xiàn)出優(yōu)良的官能團(tuán)兼容性。該策略適用于多種結(jié)構(gòu)類型的羧酸底物，包括環(huán)狀、鏈狀、三級羧酸以及復(fù)雜天然產(chǎn)物和藥物衍生物，能夠高效轉(zhuǎn)化為具有潛在藥用價值的亞胺產(chǎn)物。所得亞胺可作為胺的保護(hù)形式，在溫和條件下水解即可釋放游離胺，并已成功應(yīng)用于藥物分子苯丙胺鹽酸鹽的簡潔合成，顯示出良好的應(yīng)用前景。蘇州大學(xué)鮑曉光課題組通過DFT計算揭示了反應(yīng)機(jī)理：光氧化還原催化的單電子轉(zhuǎn)移是該過程的主導(dǎo)機(jī)制，而非能量轉(zhuǎn)移。

圖2 烷基羧酸與新型胺化試劑的脫羧胺化反應(yīng)

上述研究結(jié)果以Concise Report形式發(fā)表于Chin. J. Chem.雜志上(Chin. J. Chem. 2025, 43, 3575—3581)。該項工作得到了國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費、“青年千人計劃”以及上海交通大學(xué)啟動經(jīng)費的資助。

認(rèn)識本文的作者們

Left to Right: Changlei Zhu, Mengqing Zhang, Jiaxin Lin, Xiaoguang Bao, Jingjing Wu

吳晶晶副教授簡介

上海交通大學(xué) 變革性分子前沿科學(xué)中心

吳晶晶：上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心長聘教軌副教授、博士生導(dǎo)師。2005-2009年于華東理工大學(xué)藥學(xué)院制藥工程(藥學(xué))專業(yè)獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，導(dǎo)師：曾步兵教授。2009-2014年于中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所，中科院天然產(chǎn)物有機(jī)合成化學(xué)重點實驗室獲理學(xué)博士學(xué)位，導(dǎo)師：田偉生研究員。2014-2015年，留所工作，擔(dān)任助理研究員。2015年10月-2020年12月，在英國布里斯托大學(xué)化學(xué)系從事博士后研究，合作導(dǎo)師：英國皇家科學(xué)院院士Varinder K. Aggarwal教授。2020年入選國家海外高層次人才引進(jìn)計劃(青年項目)，2021年加入上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心。近五年來，已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., CCS Chem., ACS Catal., Chin. J. Chem.等國際知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表研究論文十余篇。吳晶晶課題組因業(yè)務(wù)發(fā)展需要，擬招聘有機(jī)化學(xué)方向博士后一名，有從事甾體/三萜天然產(chǎn)物合成經(jīng)歷，或有機(jī)硼化學(xué)方向研究經(jīng)歷者優(yōu)先考慮。

鮑曉光教授簡介

蘇州大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院

鮑曉光：蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。2002年畢業(yè)于上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，獲學(xué)士學(xué)位；2007年畢業(yè)于中國科學(xué)院上海藥物研究所，獲博士學(xué)位。2007年至2012年先后在美國俄亥俄州立大學(xué)化學(xué)系和美國北德克薩斯大學(xué)化學(xué)系從事博士后研究工作；2012年8月到蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部工作。研究方向聚焦計算化學(xué)與物理有機(jī)化學(xué)，涉及過渡金屬催化機(jī)理、綠色合成方法學(xué)及分子識別動力學(xué)等領(lǐng)域。主持國家自然科學(xué)基金項目四項，發(fā)表論文100余篇，相關(guān)成果已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., ACS Catal.等國際知名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。