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导读
近日，国际化学领域权威期刊《自然•催化》（Nature Catalysis）在线发表了武汉大学化学与分子科学学院陈才友教授团队通过配体设计助力铜催化氮杂芳烃苄位的不对称自由基叠氮化反应的最新研究成果，题为《Unlocking the Cu-catalysed asymmetric radical azidation of N-heterobenzylic sites through rational ligand design》，该工作的计算部分由戚孝天教授团队完成。
该研究原创性设计和合成了新型强配位手性三齿配体，并将该类配体应用于挑战性的含氮杂环底物的不对称自由基叠氮化反应研究当中，为解决这类底物在不对称自由基叠氮化反应中容易导致催化剂中毒问题提供了新思路。武汉大学博士生雷一凡为第一作者，陈才友教授为论文通讯作者，戚孝天教授为论文共同通讯作者，武汉大学化学与分子科学学院为唯一署名单位。论文其他作者包括陈梓桐、郭泓佑、袁启洋、朱澳平、张子芯、白雨弘旭。
过渡金属催化含氮杂环衍生物的不对称自由基官能化反应至今仍是一大难题。现有催化体系均无法实现强配位含氮杂环衍生物的不对称叠氮化，其根源在于这类强配位底物易使催化剂中毒。该研究工作开发出新型强配位手性三齿PNN配体，其核心结构特点在于引入了三个强配位点，有效抑制N-杂芳烃竞争配位导致的催化剂毒化，同时避免形成低选择性的双叠氮Cu(II)物种，从根源上重塑了铜-叠氮体系的配位化学行为。
该工作以廉价、低毒、中性的TMSN3（叠氮基三甲基硅烷）为叠氮源，以优异的收率和对映选择性实现了铜催化2-(1-卤代烷)-含氮杂环的对映汇聚式不对称自由基叠氮化反应，以及铜催化2-乙烯基-含氮杂环的三组分不对称自由基叠氮化反应。该工作不仅兼容多种强配位含氮杂环和多种复杂分子，而且可实现克级规模放大，同时该方法适用于至少5种生物活性分子与药物中间体的应用转化，具有重要合成应用前景。
该工作结合机理实验，揭示了包含卤素原子攫取、配体交换及内球层均裂取代成键的自由基叠氮化反应机制，并阐明了新型PNN配体抑制含氮杂环毒化催化剂的原理，为金属催化的强配位底物不对称自由基官能化反应提供了新方向。
该研究工作得到了国家重点研发计划（2023YFA1508600）、国家自然科学基金（22571239）、中央高校基本科研业务费（2042026kf0045）、武汉市自然科学基金探索（晨光）计划（2024040801020226）及武汉大学启动经费的支持。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-026-01563-2
陈才友课题组链接：https://caiyouchen.whu.edu.cn/index.htm
来源：武汉大学
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