博士期间发表14篇一作SCI，5年博后，磨出2篇Nature，如今归国，选择回母校武大任教！

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　　金属催化重要突破，铜催化手性氧烷基化实现高效构建手性有机分子

　　碳氧键是有机分子中最常见的键之一，并且在许多生物活性化合物中都存在。因此，开发一种新方法来控制碳氧键的立体选择性具有重要意义。传统上，这种反应需要使用手性试剂或手性配体来实现立体选择性。然而，这些方法通常需要昂贵和复杂的试剂，并且不适用于所有类型的反应。为此，来自美国加州理工学院的Gregory C. Fu教授、陈才友博士（现为武汉大学教授）团队开发了一种新方法来控制碳氧键的立体选择性。他们使用铜催化剂来促进反应，并发现这种方法可以有效地创建多种碳氧键，并且具有高度的立体选择性。通过提供一种可以精确控制碳氧键立体选择性的方法，该方法为设计和合成具有特定属性的复杂分子开辟了新的可能性。该工作以题为“Copper-Catalyzed Enantioconvergent Alkylation of Oxygen Nucleophiles“发表在《Nature》上。

　　值得一提的是，在2021年1月28日，加州理工学院世界著名化学家、美国科学学院院士Gregory C. Fu教授、Jonas C. Peters教授描述了一种基于铜的光诱导催化剂体系，使酰胺对未活化的外消旋烷基亲电试剂进行对映选择性取代的方法，成功以高产率，高立体选择性合成了多种手性酰胺化合物。该结果以题为“Photoinduced copper-catalysed asymmetric amidation via ligand cooperativity”发表在《Nature》上。第一作者为陈才友博士（相关报道：）。如今陈才友博士已经回归母校武汉大学，任化学与分子科学学院教授。

　　【催化条件的建立】

　　在这篇文章中，作者为了避免烯丙基/丙炔基亲电子体在金属催化的氧亲核手性转化取代反应中的限制，因此研究了铜催化的α-卤代羰基化合物在形成不对称醚方面的可能性，这种偶联的预期产物α-烷氧羰基化合物具有一定的生物活性，因此这样的研究具有十分重要的价值。目前虽然已经报道了过渡金属催化的α-卤代羰基化合物被氧亲核试剂取代的反应，但这些研究中不包括二级亲电子体，并且尚未报道手性转换过程，这可能是由于存在竞争性非催化反应，这些竞争性反应的存在会阻碍高对映选择性。

　　图1. 反应条件

　　在该项研究中，作者使用了六氟磷酸四乙腈合铜作为铜离子源，不对称的二噁唑啉作为配体LL*，在TBABr和磷酸钾的存在下催化卤代α-卤代羰基化合物作为亲电试剂及不同的酚类作为亲核试剂的不对称醚化反应。该催化反应反应条件温和，可以使用四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃以及2-甲基四氢呋喃及甲苯的混合物作为溶剂，在室温25-35度条件下即可以极高收率和对应选择性得到所需化合物。

　　在底物的适用性方面，作者首先使用苯酚作为模板化合物，更换不同的α-卤代酰胺，观察反应的适用范围。对于酰胺中胺基一端的芳基的不同官能团，不同位置的取代，反应均可以取得70-90%以上的较高收率，同时可以保持较高的ee值（90%以上）。其中，对于一种次黄嘌呤核苷酸脱氢酶抑制剂（Entry 11）也具有非常好的合成效果。以2-溴丁酰苯胺（A）作为模板，筛选了该反应对不同亲核试剂酚类的适用性。发现对于不同取代基类型及不同取代位置的酚也都具有广泛的适用范围。

　　此外，针对酰胺的氯代物及不同类型的胺作为亲核试剂，该反应再保持温和反应条件的基础之上也能产生较好的收率及ee值。

　　图2. 亲电试剂筛选

　　图3. 亲核试剂筛选

　　【机理】

　　通过动力学实验，研究人员初步提出了该反应所经历的详细反应过程：

　　首先，配体与体系中的一价铜配位，随后亲电试剂α-卤代酰胺上的卤素作为配体转移到铜上，同时同业体系中的酰胺自由基S·将酰胺转变为自由基。苯酚负离子取代卤素铜配合物上的卤素，此时一价铜转变为二价铜，随后在酰胺自由基S·的参与下二价铜转变为三价铜，并与S配位。S与酚负离子发生还原消除转变为产物，此时催化剂复原到初始状态，并参与下一轮催化循环。

　　图4. 反应可能的机理

　　总结，该工作介绍了一种新的铜催化的手性转化烷基化反应。该方法可以同时控制立体选择性和反应效率，用于构建含有碳-氧键的手性有机分子。作者通过实验验证了该方法的可行性，并探讨了其在有机合成中的潜在应用，例如用于制备手性药物和天然产物。

　　作者简介：

　　陈才友，武汉大学化学与分子科学学院教授，博士生导师，课题组长，2022年入选国家海外高层次人才引进计划，同年入选湖北省海外高层次人才项目。2012年本科毕业于武汉大学，2017年博士毕业于武汉大学，师从张绪穆教授。2017~2022年，在美国加州理工学院从事博士后研究，师从美国科学院院士Gregory C. Fu和Jonas C. Peters。迄今以第一作者（含共同第一作者）身份在Nature (2篇); J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.; Acc. Chem. Res.; Chem. Sci.等杂志上发表论文18篇，共发表论文 30余篇，同时发表5篇专利，其发展的基于二茂铁的手性双膦配体以武汉大学冠名为Wudaphos。2017年，受邀参加第67届德国Lindau诺贝尔奖获得者大会；2022年，受邀参加第四届“世界顶尖科学家大会”。曾荣获2017年度“武汉大学十大学术之星”称号。

　　来源：高分子科学前沿

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