本报讯 3月29日,中国科大发布重要科技成果,我校傅尧和尚睿研究团队独辟蹊径,发明一种廉价简洁的催化剂体系。该成果以研究长文形式在线发表在国际权威期刊《科学》上,有望促进有机合成新药规模化生产。


图1.催化剂体系和电荷能量转移模型(上)、光催化反应装置(下)

图2.光诱导非金属阴离子复合物催
羧酸化合物在生活和生产中占据重要地位,比如氨基酸就是羧酸化合物。将羧酸化合物中的羧基脱去,产生自由基片段,是有机合成尤其是新药合成领域最受关注和最有前景的方向之一。传统的脱羧方法往往是在高温下进行,这种方法会产生数量众多、种类不明的各种副产品,导致最终产品无法在产业中方便使用。近年来,科学界尝试使用光催化反应的手段实现脱羧转化,这种手段具有操作简单、易于控制和节能环保等优点,但光催化剂的类型主要为贵金属配合物或有机染料,结构复杂且价格昂贵。
中国科大研究团队发明一种简单易得、高效环保的非金属阴离子复合物光催化体系,在温和条件下,仅仅使用廉价的碘化钠、三苯基膦、羧酸酯原料的三者协同反应,就能实现脂肪羧酸衍生物脱羧反应。该催化体系可以驱动氧化还原循环,简化光催化体系,降低光催化剂成本,也解决了过渡金属在功能化合物和药物合成中残留等问题。利用该体系,他们成功将多种天然、非天然氨基酸脱去羧基官能团,反应在产量达到克级规模时仍可保持较高的催化效率,这意味着产业化的可行性。
《科学》审稿人认为:“这个工作可能会在光氧化还原催化领域引发新的研究方向,基于盐、膦以及电子受体的三组份组成氧化还原活性配合物,从而避免传统的过渡金属或者复杂的染料催化剂”,“这项工作给我们提供了一个非常有趣的概念:在不需要昂贵的过渡金属或者有机染料的作用下实现脱羧烷基化转化的方法,这对许多合成化学家来说可能是个好消息,催化体系非常简单、具有很好的应用前景,许多化学家将很快会使用该方法解决一些合成上的问题。”
(范琼 吴兰)