近日，材料与能源学院、绿色农药全国重点实验室李兆栋教授在化学顶级期刊Angewandte Chemie International Edition（影响因子：16.6）上发表题为“Enantioselective Tsuji-Trost α-Fluoroallylation of Amino Acid Esters with gem-Difluorinated Cyclopropanes ”的论文。
氨基酸是组成生命起源的基本物质，非天然手性氨基酸的构筑是合成化学的热门研究领域，其中，氟代烯丙基取代的手性α-季碳氨基酸骨架具有极高的生物活性。但是由于缺少合适的氟代烯丙基前体，构建此类骨架具有极大挑战。近年来围绕“分子张力驱动的不对称催化转化”这一课题，材料与能源学院李兆栋课题组在前期对张力环烯烃去对称化研究的基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202315092），继续深入挖掘，根据偕二氟环丙烷的高张力特性，提出利用过渡金属与有机小分子组成的三分子协同接力催化策略对偕二氟环丙烷进行不对称催化转化研究，联合汕头大学倪少飞副教授课题组和中科院上海药物化学研究所陈铁根研究员课题组开发了偕二氟环丙烷与氨基酸脂的不对称开环/脱氟偶联反应。
该策略通过大位阻联萘二酚骨架的手性醛作为反应体系的提供手性环境，操作简单，对不同的氨基酸和偕二氟环丙烷都表现出广泛的底物适用性和官能团兼容性，为开发含有氟代烯丙基的高光学纯非天然氨基酸提供了可靠的技术路线。
作者对所得到的高光学纯氟代烯丙基氨基酸酯进行了不同的衍生化反应。结果表明，氟烯丙基氨基酸酯不仅能进行脱水缩合形成多肽以及常用的合成砌块异氰酸酯，还能生成在农药分子常见的具有高生物活性的脲和硫脲片段。该衍生化实验进一步证实了所开发策略的合成价值，有望在新型活性分子的设计和开发中获得进一步运用。
作者在控制实验的基础上，进一步通过理论计算揭示了反应产生对映选择性的机制。结果表明，在过渡态TS3中，Pd(II)-π-氟烯丙基物种和 Ni 配合物之间存在三个CH···π相互作用和一个π···π相互作用。然而，在TS3'中只形成了三个微弱的 π···π 相互作用（b1=3.307 Å、b2=3.429 Å、b3=3.123 Å）。 TS3 中这些非共价相互作用的距离比TS3' 中的短，这意味着TS3 中存在更强的非共价键相互作用。
材能与能源学院2021级硕士研究生苏政、2022级硕士研究生谭彬鸿同学为论文并列第一作者，完成了论文的实验部分。材料与能源学院李兆栋教授、汕头大学倪少飞副教授、中科院上海药物化学研究所陈铁根研究员为论文的共同通讯作者，我校为第一通讯单位。该研究得到了食品学院雷红涛教授的大力支持，以及国家自然科学基金、广东省自然科学基金、国家重点研发计划等项目的经费资助。
论文相关内容:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202402038
文图/材料与能源学院 李兆栋