Paolo Melchiorre教授和他的有机分子催化/光化学反应

有机分子催化反应兴起于2000年，该领域在随后的十几年取得了蓬勃迅猛的发展，产生了一系列卓著的成果。提起这一领域，想必大家对三大牛人耳熟能详：马克斯-普朗克煤炭研究所的Benjamin List教授、普林斯顿大学的Dave Macmillan教授及哈佛大学的Eric N. Jacobsen教授。在这三位教授的耀眼光芒下，仍有一些工作非常出色的研究者。今天，笔者将和大家聊聊西班牙加泰罗尼亚化学研究所（ICIQ）的Paolo Melchiorre教授（点击查看介绍）和他从事的有机分子催化/光化学反应领域。

Paolo Melchiorre教授。图片来源：ICIQ

Paolo Melchiorre教授攻读博士学位阶段开始接触有机分子催化反应，独立工作以来也一直从事该领域的研究。经过十几年的探索，Melchiorre教授逐渐开辟了属于自己的一片天地，结合有机分子催化剂与光化学反应两大领域，开发了一些环境友好的有机分子催化的光化学反应用于构建C-C键。总的来说，Melchiorre教授早期一直研究有机分子催化的不对称合成反应，近期他将有机分子催化与光化学反应结合起来，进一步拓展了研究的内容。下面介绍一下Melchiorre教授的一些代表性工作。

2008年，Melchiorre教授在Angew. Chem. Int. Ed. 报道了有机分子催化烯酮的不对称氮杂环丙烷化反应，反应策略如图1所示，以金鸡纳碱的羧酸盐为手性有机分子催化剂，与烯酮作用生成烯胺活性中间体，随后与带有离去基团的胺反应，最后有机分子催化剂原位消除，形成氮杂环丙烷产物。该反应对于线性及环状的底物均具有良好的适用性，以高产率及高选择性得到目标产物（Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 8703）。

图1. 烯酮的不对称氮杂环丙烷化反应。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

同年，Melchiorre教授又在Angew. Chem. Int. Ed. 报道了L-脯氨酸催化脂肪醛的α-位不对称烷基化反应，合成出一系列吲哚3位取代的醛类衍生物。如图2所示，利用脂肪醛与脯氨酸作用原位生成烯胺中间体，3位侧链带有离去基团的吲哚底物在Al₂O₃负载的KF作用下，离去基团离去后原位生成高度稳定的碳正离子中间体，与烯胺中间体反应生成目标产物。该方法提供了一条简洁高效的途径制备吲哚3位取代的手性醛类衍生物（Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 8707 –8710）。

图2. 醛α-位不对称烷基化反应合成吲哚衍生物。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

2013年，Melchiorre教授在Nature Chemistry 报道了光照条件下有机分子催化剂作用的醛类化合物α-位不对称苄基化反应。该反应的亮点在于反应中无需加入任何光敏剂，在光照条件下，原位生成的烯胺中间体与吸电基团取代的苄基卤化物形成给体-受体复合物，进而发生单电子转移得到目标产物（Nat. Chem., 2013, 5, 750-756）。

图3. 光参与有机分子催化的醛α-位不对称苄基化反应。图片来源：Nat. Chem.

2016年，Melchiorre教授在Nature 报道了首例光参与的有机分子催化/反应构建手性季碳中心（图4），反应的亮点在于采用自由基共轭加成的策略，底物无需活化，产物的产率及选择性均较为理想。反应中涉及两步单电子转移过程，对于亚甲二氧基苯类底物，反应使用TBADT作为自由基引发剂；而对于胺类底物，使用Ir^III络合物作为自由基引发剂（Nature, 2016, 532, 218-222），详细内容请阅读X-MOL往期文章——手性中心的“自由”之路：《Nature》报道合成季碳手性中心的自由基路线 。

图4. 光参与的有机分子催化/反应构建手性季碳中心。图片来源：Nature

2017年，Melchiorre教授又在Nature Chemistry 报道了可见光参与的手性仲胺催化剂作用下的烯醛β-位与苄基硅烷的不对称烷基化反应，反应同样无需添加任何光敏剂（Nat. Chem., 2017, DOI: 10.1038/nchem.2748），详细内容请阅读X-MOL往期文章——自然界中找灵感，做有亮点的有机催化 。

——总结——

独立工作十几年来，Paolo Melchiorre教授在有机分子催化/光化学领域开展了一系列研究，取得了众多突破性进展。他发现在光照条件下，原位生成的烯胺可以与另一底物发生单电子转移或直接被光激发生成活性中间体，这些发现开辟了一些新颖的反应途径，反应条件温和且环境友好。相信未来Paolo Melchiorre教授会给我们带来更多的惊喜。

Paolo Melchiorre教授

http://www.x-mol.com/university/faculty/41610

课题组网页

http://www.iciq.org/research/research_group/prof-paolo-melchiorre/

（本文由Chem-Stone供稿）

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