近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院朱強和羅爽課題組以密度泛函理論（DFT）為輔助，實現了鈀催化吲哚芳基異腈的C-H亞胺基環化反應，對映選擇性合成了多種稠環吲哚骨架的阻轉異構體。相關研究成果以DFT-Assisted Atroposelective Construction of Indole-Fused N-Heteroaromatic Frameworks through Palladium-Catalyzed C-H Imidoylation為題，發表在《ACS催化》（ACS Catalysis）上。
阻轉異構體是指由于空間位阻或電子效應導致的單鍵旋轉受阻構象，表現出與其他立體生成元素相似的對映體特征。軸手性雙（雜）芳基作為重要的阻轉異構體，存在于生物活性化合物中，在不對稱催化和功能材料領域具有重要應用。近年來，不對稱合成雙（雜）芳基阻轉異構體研究取得進展。在各種策略中，借助過渡金屬催化的芳基C-H鍵直接官能化，被認為是將自由旋轉的雙（雜）芳基轉化為旋轉受限阻轉異構體的有效手段。而前手性雙（雜）芳基通常需要導向基團，在一定程度上限制了能夠提供空間位阻的取代基的多樣性。
課題組在實驗前利用DFT計算來解決芳基異腈手性控制的相關問題。研究通過擴大差向異構化與還原消除之間的速率差異，使中間體在還原消除過程中表現出顯著的立體選擇性。研究發現，當取代基為三甲基硅基醚時，產物的立體選擇性能夠得到有效控制。由于底物種類繁多以及合成過程復雜，DFT提前預測提高了整體效率并減少了實驗工作量。
進一步，該研究發展了對映選擇性地合成多種稠環吲哚骨架的阻轉異構體的新方法，包括C-C和C-N手性軸的異構體均能有效合成。研究證明了DFT計算在輔助不對稱反應設計和提升對映選擇性方面的可靠性，為未來化學合成領域研究提供了新的思路和方法。
研究工作得到國家自然科學基金等的支持。該工作由廣州健康院和南寧師范大學合作完成。
論文鏈接
通過DFT計算篩選模板底物
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