近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院朱强和罗爽课题组以密度泛函理论（DFT）为辅助，实现了钯催化吲哚芳基异腈的C-H亚胺基环化反应，对映选择性合成了多种稠环吲哚骨架的阻转异构体。相关研究成果以DFT-Assisted Atroposelective Construction of Indole-Fused N-Heteroaromatic Frameworks through Palladium-Catalyzed C-H Imidoylation为题，发表在《ACS催化》（ACS Catalysis）上。
阻转异构体是指由于空间位阻或电子效应导致的单键旋转受阻构象，表现出与其他立体生成元素相似的对映体特征。轴手性双（杂）芳基作为重要的阻转异构体，存在于生物活性化合物中，在不对称催化和功能材料领域具有重要应用。近年来，不对称合成双（杂）芳基阻转异构体研究取得进展。在各种策略中，借助过渡金属催化的芳基C-H键直接官能化，被认为是将自由旋转的双（杂）芳基转化为旋转受限阻转异构体的有效手段。而前手性双（杂）芳基通常需要导向基团，在一定程度上限制了能够提供空间位阻的取代基的多样性。
课题组在实验前利用DFT计算来解决芳基异腈手性控制的相关问题。研究通过扩大差向异构化与还原消除之间的速率差异，使中间体在还原消除过程中表现出显著的立体选择性。研究发现，当取代基为三甲基硅基醚时，产物的立体选择性能够得到有效控制。由于底物种类繁多以及合成过程复杂，DFT提前预测提高了整体效率并减少了实验工作量。
进一步，该研究发展了对映选择性地合成多种稠环吲哚骨架的阻转异构体的新方法，包括C-C和C-N手性轴的异构体均能有效合成。研究证明了DFT计算在辅助不对称反应设计和提升对映选择性方面的可靠性，为未来化学合成领域研究提供了新的思路和方法。
研究工作得到国家自然科学基金等的支持。该工作由广州健康院和南宁师范大学合作完成。
通过DFT计算筛选模板底物
供稿人：杨越
审核人：文成锋
