近日，我所催化與新材料研究中心（1500組群）喬波濤研究員、閔祥婷助理研究員等聯(lián)合大連工業(yè)大學(xué)唐晶晶博士，在鈀單原子催化芐醇化合物的位點(diǎn)選擇性氘代研究中取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)利用合成的Pd1/FeOx單原子催化劑（Pd SAC），在溫和條件下實(shí)現(xiàn)了芐醇化合物高效α位點(diǎn)選擇性氫氘交換（HDE），為氘代芐醇化合物的合成提供了新方法。
芐醇類(lèi)化合物是藥物研發(fā)中重要的結(jié)構(gòu)單元，其α位C (sp3)-H鍵作為代謝“軟點(diǎn)”，對(duì)其進(jìn)行選擇性氘代可優(yōu)化代謝、延長(zhǎng)半衰期并減少副反應(yīng)，是藥物優(yōu)化的關(guān)鍵策略。然而，現(xiàn)有方法存在依賴(lài)昂貴氘代試劑、條件苛刻或位點(diǎn)選擇性差等局限。近年來(lái)，單原子催化劑（SAC）因其獨(dú)特結(jié)構(gòu)及高活性備受關(guān)注，并在C (sp3)-H鍵活化中表現(xiàn)優(yōu)異。因此，單原子催化劑有望通過(guò)直接C-H鍵直接活化（避免傳統(tǒng)的借氫過(guò)程），實(shí)現(xiàn)芐醇α位點(diǎn)選擇性氘代，為藥物氘代技術(shù)的發(fā)展提供新方向。
本研究基于團(tuán)隊(duì)在單原子催化領(lǐng)域的長(zhǎng)期積累，開(kāi)發(fā)了一種鈀單原子催化劑（Pd SAC）。該催化劑通過(guò)直接C-H鍵活化（避免β位氘代）和非烯醇化借氫過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了芐醇的高效位點(diǎn)選擇性氘代，并可通過(guò)調(diào)節(jié)氫壓調(diào)控α/β氘代比例。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Pd SAC不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，還具有廣泛的底物耐受性，能在29種結(jié)構(gòu)多樣的芐醇衍生物中實(shí)現(xiàn)α位的高選擇性氘代。
閔祥婷和喬波濤等在氘代反應(yīng)研究（J. Am. Chem. Soc.，2022），以及單原子催化的均相催化多相化研究方面取得系列進(jìn)展（Angew. Chem. Int. Ed.，2016；Angew. Chem. Int. Ed.，2020;Angew. Chem. Int. Ed.，2020）。
上述成果以“Catalytic α-Site-Selective Hydrogen-Deuterium Exchange of Benzylic Alcohols by Palladium Single-Atom Catalyst”為題，于近日發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。該工作的共同第一作者是大連工業(yè)大學(xué)與我所聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生李淑嫻和1502組閔祥婷。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金委“單原子催化”基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、遼寧省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。（文/圖 閔祥婷、李淑嫻）
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202507338
