使用有机光氧化还原催化剂对N-杂芳烃进行还原和脱氢处理

《Chem》：Reduction and deuteration of N-heteroarenes using an organic photoredox catalyst

选择性还原和氘化杂环化合物为饱和框架提供重要策略，传统方法依赖贵金属和高压氢气。本研究开发可见光有机催化体系，使用商用LED在室温下实现多种杂环的还原/氘化，机理涉及闭壳2e?/H?超还原剂，适用于九类以上杂环化合物，为绿色合成和药物发现提供新途径。

　　

整体视角

选择性还原和氘代杂环化合物是实现分子多样化的关键策略，尤其是在合成饱和骨架时，这些骨架在药物、农用化学品和生物活性天然产物中起着核心作用。目前常用的方法依赖于贵金属和加压氢气（H?）。然而，那些无需依赖这些资源、可在常温条件下进行操作且能耐受可还原官能团的新方法仍然具有吸引力，尤其是在后期修饰和同位素标记过程中。为此，我们报道了一种有机催化的、由可见光驱动的工艺，能够高效地还原和氘代多种杂环化合物。该工艺无需使用气态氢气和过渡金属，仅需商用445纳米LED在室温下即可实现反应，并且对官能团具有较好的兼容性。这一策略为制备富含氘的饱和分子开辟了更可持续和互补的途径，这类分子结构能够改善治疗药物的药代动力学特性。此外，通过利用可见光作为能量来源以及有机催化剂作为可持续的媒介，这项工作充分体现了绿色化学的原则。这种方法有望实现药物的后期功能化，并扩展光氧化还原催化在药物发现中的应用范围。

亮点

• 一种用于杂环化合物还原/氘代的可见光有机催化平台

• 在统一条件下具有广泛的底物适用范围

• 对2e?/H?超还原剂反应机制的深入理解

• 可利用CD?OD和D?O获得富含氘的饱和骨架

总结

选择性还原和氘代杂环化合物为合成饱和同类化合物提供了直接途径，而这些化合物在药物化学和药物发现中至关重要。传统的合成方法（如催化氢化）主要依赖于过渡金属催化、高温以及加压氢气。因此，能够在常温下操作、无需金属和氢气、并能将多种杂环化合物转化为饱和化合物（必要时还能转化为富含氘的化合物）的替代方法具有显著价值。为此，我们开发了基于冠烯四酯的有机光氧化还原催化剂，利用商用LED发出的可见光在常温下实现多种杂环化合物的光诱导还原和氘代。该工艺适用于九类以上的杂环化合物，且所有反应都在相同的条件下进行。机理研究表明，其反应活性源于原位生成的闭合壳层2e?/H?超还原剂对光子的吸收。