可见光引发氨基酸脱羧自由基加成烯烃的应用研究及其在生物碱骨架合成中的潜力

《Asian Journal of Organic Chemistry》：Investigation into the Utility of Visible‐Light‐Initiated Decarboxylative Radical Addition of Amino Acids to Alkenes, With Applications in the Synthesis of Alkaloid Scaffolds

本研究针对氨基酸可见光引发脱羧自由基与烯烃加成反应中存在的选择性控制难题，开发了一种高效的区域选择性Giese加成策略。作者系统探索了该反应对缺电子烯烃及富电子苯乙烯衍生物的适用性，成功抑制了副反应并获得高产率目标产物，为生物活性分子后期功能化及双环生物碱骨架合成提供了新方法。

　　

在天然产物合成领域，生物碱类化合物因其复杂的立体结构和显著的生物活性一直备受关注。然而，传统合成方法往往面临步骤繁琐、选择性差等挑战，特别是对于含有季碳中心的双环生物碱骨架的构建。近年来，可见光催化技术为有机合成提供了新的可能性，其中氨基酸的脱羧自由基生成及其后续转化成为构建C-C键的有效策略。但该策略在应用于复杂分子合成时，仍存在自由基选择性控制难、副反应竞争等问题。

针对这些挑战，Kinga Piotrowska、Jan Rzepiela和Sebastian Ba?在《Asian Journal of Organic Chemistry》上发表了他们的研究成果。本研究系统探讨了可见光引发的氨基酸脱羧自由基与不同类型烯烃的加成反应，旨在开发一种高效、通用的方法用于生物碱骨架的合成。

研究人员主要运用了可见光催化反应技术，通过精心设计反应条件，实现了氨基酸衍生物在温和条件下的脱羧过程，生成关键的α-氨基自由基中间体。随后，系统评估了该自由基中间体与一系列缺电子烯烃（即Giese加成反应）以及富电子苯乙烯衍生物的加成反应活性与选择性。

研究结果主要包括以下几个方面：

反应范围的系统性探索

通过条件优化，研究人员确立了最优的光催化反应体系。该体系能够有效促进多种天然氨基酸（如脯氨酸、色氨酸等）衍生物的脱羧，生成的α-氨基自由基可与丙烯酸酯、丙烯腈等缺电子烯烃高效发生Giese加成，以良好至优秀的产率得到目标加成产物。值得注意的是，该方法成功抑制了α-氨基自由基可能发生的其他副反应（如氢原子转移等），凸显了其优异的化学选择性。

对富电子烯烃的拓展应用

超越传统的Giese加成范畴，本研究创新性地将反应体系应用于富电子苯乙烯衍生物。实验证明，在优化的光催化条件下，α-氨基自由基也能与这类烯烃顺利发生加成，进一步扩展了该方法的底物适用范围，为合成结构更多样的含氮化合物提供了新途径。

在复杂分子合成中的应用验证

为展示所开发方法的合成价值，研究人员将其应用于几种具有生物活性的复杂分子（或其高级中间体）的后期功能化修饰。结果表明，该转化能够兼容多种官能团，实现了对复杂分子的选择性C-H键官能团化，证明了其在药物化学和天然产物合成中的潜在应用价值。

在生物碱骨架构建中的潜力展示

作为本研究的亮点，作者成功利用所发展的自由基加成策略，高效构建了多种双环生物碱的核心骨架。通过关键的自由基加成/环化序列，实现了含季碳中心的双环体系的快速组装，为相关天然产物的全合成提供了简洁、高效的策略。

综上所述，本研究发展了一种可见光引发的氨基酸脱羧自由基加成新方法。该方法具有条件温和、底物适用范围广、官能团耐受性好以及化学选择性高等优点。它不仅系统阐明了该类型反应的适用范围和局限性，更重要的是将其成功应用于生物活性分子的后期修饰以及具有挑战性的双环生物碱骨架的合成中。该工作为自由基化学在复杂含氮分子合成中的应用提供了重要借鉴，推动了可见光催化合成领域的发展。