银介导的醌类及相关化合物通过D2O氢同位素交换的氘标记

《Chemistry – A European Journal》：Silver-Mediated Deuterium Labelling of Quinones and Related Compounds by Hydrogen Isotope Exchange With D2O

　　

研究人员报道了一种银催化的氢同位素交换反应，该反应能够使用易得的D₂O作为同位素源，直接实现醌类及相关骨架的氘标记。均相Ag₂SO₄体系在多种骨架中提供了高达99%的同位素富集度，并具有优异的区域选择性，包括取代的对萘醌、蒽醌、香豆素、喹啉酮和色酮。研究人员还通过将银纳米颗粒负载于碳纳米管上，开发了同一反应的非均相版本。该纳米杂化催化剂保持了高性能，并可通过过滤轻松地将催化剂从最终产物中去除。均相/非均相双途径开创了醌类氢同位素交换，为制备同位素类似物提供了实用且直接的途径。

氘（D）的选择性引入对于药物化学和材料科学具有重要意义。氘同位素效应可在不改变分子结构的前提下改善药物的代谢稳定性和药代动力学行为。氢同位素交换（HIE）通过C–H键活化直接替换氢原子，无需底物预官能团化，因此特别适用于复杂药物分子的标记。然而，醌类骨架的直接氘标记研究极少，直接HIE氘代醌尤为困难。现有方法多为间接多步或氧化预氘代底物，仅有两项研究涉及直接HIE，其中一项使用银催化，但均未系统研究醌的氘代。银相对丰富廉价，且近期有报道银可促进（杂）芳香烃的HIE。为此，研究人员开发了以D₂O为氘源的银催化醌类HIE反应，包括均相Ag₂SO₄催化和碳纳米管负载银的非均相催化两种体系。该研究首次系统实现了醌类及相关化合物的高区域选择性氘标记，最高同位素富集度达99%，为制备同位素类似物提供了实用途径。相关成果发表在《Chemistry – A European Journal》。

主要关键技术方法包括：均相催化体系以Ag₂SO₄为催化剂，在D₂O/二氧六环（1