有机催化以价格低廉、绿色环保、反应条件温和、催化反应类型多样化等显著优势,荣获2021年诺贝尔化学奖。然而为了实现优异立体选择性,该类反应多局限于室温或低温,导致催化剂载量高,存在反应时间长及底物范围局限等挑战。实现高温亚胺不对称催化是解决上述问题的最佳策略之一,青海大学王春雨青年教师团队围绕相关问题开展系统研究。

团队经过大量文献调研和实验尝试,基于中国传统哲学角度,打破前人研究的传统比例——弱碱多一点,强酸少一点,体现了中华文化中的“和谐”和化学中的“平衡”,经过调节后显著提升亚胺催化体系的温度耐受能力,在95 ℃高温下仍能保持优异的立体选择性。截至目前,研究团队利用高温亚胺不对称催化体系实现两个研究工作:一是用于提升催化效率的应用场景,该催化体系在通过不对称Diels–Alder反应构建手性氢化咔唑骨架中显示了卓越的性能,实现了多元化手性氢化咔唑骨架的构建,在构建全碳季碳手性中心、实现惰性底物反应和降低催化剂载量方面展现了巨大的潜力;二是用于改变反应区域选择性的应用场景,手性4-醛基氢化咔唑骨架是Akuammiline家族生物碱及高活性5-HT6受体抑制剂MS-245类似物(IC50 = 1.5 nM)的核心骨架,研究在原创的高温亚胺催化的基础上发展了手性4-醛基氢化咔唑骨架的高效合成,实现了抗精神分裂候选药物MS-245类似物迄今最短的合成路线。研究突破了有机催化的温度瓶颈,从化学反应性和化学选择性不同维度展示了高温亚胺催化的应用潜力,有利于推动二级胺类催化剂的工业化应用。该研究实现的高温亚胺催化,涵盖了金属催化的温度范围,从协同催化的角度将促进有机催化和金属催化两个领域的深度融合。
相关研究成果分别以“Stereoselective Control of Iminium Catalysis at Elevated Temperatures”“Highly Enantioselective Synthesis of Chiral Hydrocarbazole-4-Carbaldehyde Scaffolds and Constrained Analogue of MS-245 via Iminium Catalysis at Elevated Temperatures”为题作为封面文章发表在《Advanced Synthesis & Catalysis》《Organic Letters》。本研究得到青海大学两级财政科研实力提升项目(2025KTSQ17)、青海省基础研究青年项目(2024-ZJ-9102)、国重实验室自主课题等资助。
供稿:国家重点实验室
【编辑:赵浩威 责任编辑:金萍】