近日，南京师范大学化科院韩维教授课题组在仿生催化选择性氧化双官能团化烯的研究领域取得重要研究进展。该研究成果以“Iron-Catalyzed Anti-Markovnikov Hydroxyazidation of Unactivated Alkenes”为题，发表于化学领域国际权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上（论文链接：Iron‐Catalyzed Anti‐Markovnikov Hydroxyazidation of Unactivated Alkenes - Xie - Angewandte Chemie International Edition - Wiley Online Library）。
P450酶及其仿生催化体系依赖高价Fe=O催化氧化烯，通常会发生环氧化过程，导致反应类型发展受到限制。因此，开发P450酶的仿生催化新体系一方面利用P450酶的高催化活性和专一选择性的氧化双键的优势，同时又避免其环氧化过程，对拓展P450酶及其仿生催化反应应用空间具有重要的意义。 本研究基于本课题组首创的“非常规P450酶仿生催化学”（Science, 2021, 374, 77-81），设计合成了仿生催化剂BCtLOM/Fe，实现了高效和反马氏选择的羟基叠氮化烯的反应，同时避免了烯的环氧化过程（图1）。研究表明，该反应初始过程与P450酶催化一致，由高价铁氧中间体氧化烯得到关键的铁氧烷基自由基，随后并没有如酶一样发生氧化，而是发生了“N-回弹”过程（图1C）。这是因为仿生配体 BCtLOM能有效降低铁中心的还原电势，从而能抑制氧化过程。值得注意的是，普通化学催化烯的自由基羟基叠氮化反应都是马氏选择性的反应，是因为该类反应由叠氮自由基引发，先上“氮”后上“氧”；而本研究的仿生催化法是借助高价铁氧的高活性先上“氧”后上“氮”，实现了更具挑战性的反马氏选择性，为烯双官能团化选择性多样化提供了新思路。 该仿酶铁催化研究利用高价铁氧实现了烯反马氏双官能团化新反应，在温和条件下直接合成结构多样、官能团丰富的非保护β-叠氮基伯醇，为合成化学、化学生物学和药物发现等领域提供了构建分子库和后期修饰的新策略。重要的是，该研究突破了高价铁氧氧化烯发生“环氧化”的局限性，拓展了酶及仿酶催化的应用空间，为发展烯的多样化官能团化奠定了重要基础。
图1. 烯的反马氏羟基叠氮化的仿生催化反应设计
