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男, 上海师范大学化学与材料科学学院, 教授/研究员/教授级高工或同等级别
学习/工作经历
1999-09~2003-07 武汉大学 本科学生
2004-09~2009-07 中科院上海有机化学研究所支志明教授课题组 在读博士研究生
2009-07~2010-02 香港大学支志明教授课题组 博士后
2010-03~2012-04 德国海德堡大学Lutz Gade教授课题组 博士后(洪堡学者)
2012-05~2014-04 德国海德堡催化研究实验室(巴斯夫公司联合资助) 博士后
2014-05~2014-12 德国海德堡大学Lutz Gade教授课题组 博士后
2015-01~至今 上海师范大学 教授
研究领域和兴趣
金属催化、有机合成、不对称催化、高碘化学
主要业绩
1. 主要学术成绩
候选人近5年聚焦高碘化学和氮宾化学领域,开发新试剂,发展合成含氮化合物的新型反应体系。取得的重要科学发现有以下三个方面:
(1)高碘叠氮介导的不对称叠氮化及Click串联反应
有机叠氮化合物作为一类很有价值的化合物,已被广泛应用于医药、生物和材料科学等领域。其最重要的应用之一是与炔烃通过Click反应生成三氮唑,这是生物正交化学的基础反应,2022年的诺贝尔化学奖就颁给了在该领域有突出贡献的三位科学家。然而目前合成手性叠氮和手性三氮唑的方法并不多,且效率不高。候选人设计和发展了一类新型的结构可调的高碘酰胺类叠氮转移试剂,相继实现了β-萘酚、3-三氟甲基氧化吲哚和吲哚啉的不对称叠氮化反应,发展了合成手性叠氮的高效方法 [Org. Lett. 2023, 25, 2739; Chem. Commun. 2023, 59, 7831; Org. Lett. 2019, 21, 7315(Editor’s choice paper)]。近期还实现了β-酮酰胺的不对称叠氮化/Click串联反应,发展了合成结构复杂手性三氮唑的新方法。这一开创性工作发表在著名的顶级学术期刊上(Nature Commun. 2024, 15, 4919)。
(2)高碘硝酸酯试剂的发展和应用
一氧化氮(NO)是参与各种生理和病理过程的核心信号分子。1998年的诺贝尔医学或生理学奖就颁给了发现一氧化氮生理活性的三位科学家。硝酸酯作为最有效的NO供体之一,已被广泛应用于药物和生物活性化合物。此外,将硝酸酯基引入药物分子生成相应的“杂合药物(hybrid drug)”,可以在提高药效的同时明显降低药物的毒副作用。硝酸酯还被用作高能材料和有机合成砌块。硝酸酯类化合物受到了有机化学家和药物学家的广泛重视。目前虽然已有一些硝酸酯化反应被开发出来,但仍有很多局限和不足,主要包括:1)无法规避混酸体系或者当量金属试剂;2)反应选择性差、底物范围窄;3)底物需要预活化。基于绿色和可持续化学的发展理念,开发新型硝酸酯化试剂以实现高效的硝酸酯化反应是亟待解决且富有挑战性的课题。候选人课题组于2020年使用环状高碘硝酸酯试剂首次实现了活性C-H键的不对称硝酸酯反应,取得了最高78%ee值的阶段性成果。候选人课题组还开发了一类结构稳定、活性可调的硝酸酯化试剂。从廉价的二乙酸碘苯或芳基碘出发,以硝酸为原料,成功合成了一类新型非环状高碘硝酸酯化试剂,开发了一系列安全、高效、快捷的硝酸酯化反应。可实现环丙基硅醚、1,3-二羰基化合物、β-萘酚、氧化吲哚的硝酸酯化反应。使用该类试剂还可实现烯烃的卤硝酸酯化反应。该反应普适性好,可实现众多药物分子的后期修饰。前期研究工作发表在《德国应用化学》等国际顶级化学期刊上。[Nature Commun. 2024, 15, 7131; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202302521(HOT paper); Org. Chem. Front. 2020, 7, 3509]
(3)廉价金属催化的新型氮宾转移反应
金属催化的氮宾转移反应由于条件温和、反应高效且选择性好等众多优点一直是构建C-N键的高效方法,并取得了显著的成果。然而,之前的反应类型仅有三种:C-H键胺化反应、氮杂环丙烷化反应和硫化物的亚胺化反应。候选人发展了氯化铁催化的新型氮宾转移反应模式,这类反应经历了氢原子攫取-自由基重排-自由基耦合历程,采用廉价易得的氮宾前体和催化剂,实现了β-萘酚的去芳构化胺化反应、吲哚啉的胺化环化反应以及烯烃的双键断裂成胺化反应。新发展的氮宾转移反应具有条件温和、反应活性高、底物适用范围广等优点。相关工作相继发表在有机化学专业期刊上。[Org. Chem. Front. 2022, 9, 380 (HOT paper); Org. Chem. Front. 2019, 6, 3934; Org. Lett. 2019, 21, 8389; Adv. Synth. Catal. 2018, 360, 4720]
2. 创新点和科学意义
(1)设计和发展多类新型高碘转移试剂,系统研究试剂骨架及取代基对高碘试剂稳定性和反应活性的影响,为调控高碘试剂的活性提供新的思路,拓宽了高碘化学的应用范围。(2)开发了绿色、高效的叠氮化和硝酸酯化反应的新方法,提供了一类温和、高选择性的合成结构多样的含氮化合物新策略,这不仅为廉价底物的高值化提供了一类新的有机合成新方法,也为生物医药领域的发展提供了易得、丰富的化合物库。(3)建立和发展一系列新颖的金属氮宾转移反应,为理解氮宾活性中间体的性质和相关机理探索提供新的思路,发展了氮宾化学的新应用。
3 学术影响
研究工作得到了国内外同行的肯定和关注,先后被Chem. Soc. Rev.、Chem. Sci.、Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.等进行了引用和报道。所合成的高碘试剂被其他课题组用于相关应用研究。例如,德国海德堡大学的Lutz Gade教授认为“新型的高碘叠氮试剂为高效合成手性叠氮化合物打开一个新的通道”,利物浦大学的John F. Bower教授认为“发展了高对映选择性的亲电叠氮化反应”,高碘化学领域著名的科学家Viktor V. Zhdankin教授认为“开发和拓展了高碘硝酸酯试剂新的应用范围”。
代表成果
1. L.-F. Jiang, S.-H. Wu, Y.-X. Jiang, H.-X. Ma, J.-J. He, Y.-B. Bi, D.-Y. Kong, Y.-F. Cheng, X. Cheng and Q.-H. Deng, Enantioselective copper-catalyzed azidation/click cascade reaction for access to chiral 1,2,3-triazoles, Nature Communications, 2024, 10.1038/s41467-024-49313-x.
2. X. Cheng, Q. Yin, Y.-F. Cheng, S.-H. Wu, X.-C. Sun, D.-Y. Kong and Q.-H. Deng, Practical and regioselective halonitrooxylation of olefins to access β-halonitrates, Nature Communications, 2024, 10.1038/s41467-024-51655-5.
3. X. Cheng, Q. Yin, Y.-X. Jiang, L.-F. Jiang, S.-Y. Li, Y.-F. Cheng, X.-C. Sun, L. Peng, C. Zhong and Q.-H. Deng, Simple and Versatile Nitrooxylation: Noncyclic Hypervalent Iodine Nitrooxylating Reagent, Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 10.1002/anie.202302521.
4. Y.-X. Chen, T. Huo, Q. Yin, L.-F. Jiang, X. Cheng, H.-X. Ma, Y.-X. Jiang, M.-Z. Sun and Q.-H. Deng, Azidobenziodazolones as Azido Sources for the Enantioselective Copper-Catalyzed Azidation of N-Unprotected 3-Trifluoromethylated Oxindoles, Org. Lett., 2023, 10.1021/acs.orglett.3c01005.
5. C.-Z. Lin, L.-F. Jiang, G.-Y. Zhang, F.-S. Zhou, S.-H. Wu, J. Cao and Q.-H. Deng, Enantioselective synthesis of 3a-azido-pyrroloindolines by copper-catalyzed asymmetric dearomative azidation of tryptamines, Chem. Commun., 2023, 10.1039/D3CC01438J.
6. Y.-H. Fan, X.-Y. Guan, W.-P. Li, C.-Z. Lin, D.-X. Bing, M.-Z. Sun, G. Cheng, J. Cao, J.-J. Chen and Q.-H. Deng, Synthesis of amidines via iron-catalyzed dearomative amination of β-naphthols with oxadiazolones, Org. Chem. Front., 2022, 10.1039/D1QO01687C.
7. S.-Y. Li, Z.-Y. Guan, J. Xue, G.-Y. Zhang, X.-Y. Guan and Q.-H. Deng, Practical copper-catalyzed chloronitration of alkenes with TMSCl and guanidine nitrate, Org. Chem. Front., 2020, 10.1039/D0QO00691B.
8. B. Li, X. Cheng, Z.-Y. Guan, S.-Y. Li, T. Huo, G. Cheng, Y.-H. Fan, F.-S. Zhou and Q.-H. Deng, Zinc-catalyzed asymmetric nitrooxylation of β-keto esters/amides with a benziodoxole-derived nitrooxy transfer reagent, Org. Chem. Front., 2020, 10.1039/d0qo01022g.
9. C.-J. Wang, J. Sun, W. Zhou, J. Xue, B.-T. Ren, G.-Y. Zhang, Y.-L. Mei and Q.-H. Deng, Enantioselective Copper-Catalyzed Electrophilic Dearomative Azidation of β-Naphthols, Org. Lett., 2019, 10.1021/acs.orglett.9b02604.
10. Y. Peng, Y.-H. Fan, S.-Y. Li, B. Li, J. Xue and Q.-H. Deng, Iron-Catalyzed Nitrene Transfer Reaction of 4-Hydroxystilbenes with Aryl Azides: Synthesis of Imines via C═C Bond Cleavage, Org. Lett., 2019, 10.1021/acs.orglett.9b03160.
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