使用两种催化剂实现酰胺和酯的区域选择性氘化！ ～有望在药物发现研究和材料领域得到应用～

九州大学/日本产业技术综合研究所/V体育／日本科学技术振兴机构 (日本标准时间）／京都大学

点

〇氘（*1）在药物发现和材料科学等广泛领域引起了人们的关注，但很难将其选择性地引入天然产物、药物和聚合物等复杂分子结构中的特定位置。
〇〇 在这项研究中，我们在世界上首次建立了一种通过结合两种类型的催化剂，温和有效地将氘引入酰胺和酯的特定位点的方法。
〇〇​该方法促进了各种氘化合物的合成，有望对药物发现研究和功能材料的开发做出巨大贡献。

摘要

近年来，氘在“氘化药物”、药物发现研究和有机合成化学等领域引起了人们的关注。与此相适应，迫切需要开发直接且区域选择性地将氘引入到各种化合物中的技术。酰胺和酯是广泛存在于天然产物和药物以及肽和聚合物等聚合材料中的基本结构单元。然而，由于这些羰基化合物中所含的氢原子的酸性极低，因此通常需要使用大量试剂的预活化步骤来引入氘。

在这项研究中，为了解决这些问题，我们在世界上首次成功开发了一种催化反应，通过采用新的反应设计，使用TIPSOTf（一种路易斯酸（*2）和DABCO（一种碱）（*3）的协同催化剂系统）可以直接氘化非反应性酰胺和酯。该方法在温和条件下进行，适用于分子结构复杂的化合物，为氘代化合物的合成提供了新的合成平台。

这项研究是由九州大学药学研究生院的古贺雄之介（研究生）、福本亮介（研究生）、增井健城（研究生）、田中作（当时的研究生）、药学学院的大岛隆资深教授和京都大学高等研究所的矢崎亮副教授进行的。该研究由日本产业技术综合研究所（AIST）化学工艺研究部研究组组长永川智树（Tomoki Nagakawa）和V体育生命与应用化学系助理教授林干宏（Mikihiro Hayashi）组成的研究小组进行。通过结合两种不同性质的催化剂（路易斯酸和碱），该研究小组成功开发了一种将氘引入酰胺和酯中特定位点的方法，而无需事先活化羰基化合物（图1）。除了天然产物和药物外，该反应还成功应用于肽和聚合物，而这些领域一直难以引入氘。此外，据揭示，路易斯酸和碱不会形成加合物，而是彼此独立地充当“受抑路易斯对(FLP)”(*4)，同时保持高反应性。新开发的酰胺和酯的催化氘化方法能够快速高效地合成多种氘化化合物，未来有望应用于从小分子到聚合物的广泛功能分子。

这项研究结果将于 2025 年 10 月 24 日星期五下午 6:00 发表在英国科学期刊《自然催化》上

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术语表

(※1) 氘
氢的稳定同位素，其核由一个质子和一个中子组成。

(※2)路易斯酸
具有接受其他分子电子对特性的物质。它在催化反应中起到增加分子反应活性的作用。

(※3)基础
具有一对孤电子对和一个质子 (H⁺)特性的物质。它还充当催化剂，将电子对转移到路易斯酸以形成键并促进化学反应。

(※4) 沮丧的刘易斯对 (FLP)
路易斯酸（接受电子对的物质）和碱（转移电子对的物质）发生反应并抵消彼此的性质。然而，在FLP中，由于空间位阻和分子设计，酸和碱保持在无法反应的状态，两者共存，同时保持高反应性，作为独特的催化系统发挥作用，使通常不会发生的化学反应成为可能。

致谢

这项研究得到了 JST 新兴研究支持项目 (JPMJFR2229)、ERCA 环境研究综合促进基金 (JPMEERF20231R02)、JSPS KAKENHI (JP24H01777、JP21A204、JP21H05207、JP21H05208)、AMED 药物发现支持促进项目的支持(JP21ak0101167、JP22ak0101167、JP23ak0101167)、催化剂科学与测量联合研究中心(22AY0129、23AY0157、23DS0418、23DS0456、24ES0544)、材料与器件领域联合研究中心(20243010、 20253010）、长濑科学技术财团（代表人：大岛隆）、稻盛财团、正井科学技术财团、野口综合研究所（代表人：矢崎亮）。

论文信息

发表于《自然催化》
标题：硅受阻路易斯对催化酰胺和酯的 α-氘化
作者姓名：Yunosuke Koga、Isora Fukumoto、Kensuke Masui、Tsukushi Tanaka、Yuki Naganawa、Mikihiro Hayashi、Takashi Ohshima、Ryo Yazaki
DOI：101038/s41929-025-01420-8

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矢崎亮副教授
电话：092-642-6669
邮件：yazaki[at]pharkyushu-uacjp

V体育生命与应用化学系
助理教授林干宏
电话：052-735-7159
电子邮件：hayashimikihiro[at]nitechacjp

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