有机过氧化物是一类自然界广泛存在的具有重要生物功能的分子。从合成效率与步骤经济性的角度考量，惰性碳氢键的直接过氧羟基化是制备此类化合物的理想方法。尽管碳氢键氧化领域近年来取得了系列重要研究进展，但针对惰性碳氢键高效过氧羟基化的方法一直未获得突破，严重制约了过氧化合物的高效制备和生物功能的深入研究。
近日，岳建民院士等通过模拟天然产物prostaglandin G2生物合成途径中环氧合酶（cyclooxygenase）的作用机制，发展了一种可见光介导的惰性碳氢键直接过氧羟基化的绿色方法。该方法以455 nm LED为光源，溴代糖精（N-bromosaccharin）为催化剂，氧气为氧源，通过仿生“HAT/氧气加成/RHAT”机制首次实现惰性碳氢键的高效过氧羟基化（图1）。
在最优条件下，作者对底物范围进行了初步探索。结果表明，该方法具有广泛的底物适用性，适用于烷烃、卤代物（烷基/芳基）、酯、醇、酮、和氮杂环等类型的分子（图2）。
图2.底物范围
随后，作者研究该方法在生物活性分子后期官能团化中的应用。结果表明，利用该方法，可以实现萜类、氨基酸、二肽、糖类、磷酸酯、和药物分子的高效过氧羟基化修饰（图3）。
图3.生物活性分子的过氧羟基化修饰
在进一步的应用拓展中，作者利用该方法首次实现甾体C14位的直接化学氧化。同时作者发现，对于青蒿素和香紫苏内酯，该方法表现出不同于已有化学、酶氧化方法（羟基化，酮基化）的独特位点选择性。此外，作者还将该方法应用于青蒿素和koilodenoid I的仿生转化（图4）。
图4.应用拓展
最后，基于自由基淬灭实验、卤素替换实验、溴捕获实验和开关灯实验，作者提出了可能的反应机理：光催化溴自由基介导的“HAT/氧气加成/RHAT”机制（图5）。
图5.机理研究
综上所述，中国科学院上海药物研究所岳建民团队发展了一种惰性碳氢键直接过氧羟基化的绿色方法。该方法具有条件温和、操作简便、和底物适用性广（63个底物）等特点，适用于萜类、甾体、氨基酸、肽、糖类、磷酸酯和药物分子的后期官能团化。
相关成果近期在线发表于Science China Chemistry。中国科学院上海药物研究所博士后郑成宇为文章第一作者，岳建民研究员为通讯作者。详细内容见：Cheng-Yu Zheng, Rui Xi, Jian-Min Yue. Biomimetic direct hydroperoxidation of unactivated C(sp3)–H bonds enables effective functionalization of diverse types of natural products and/or drugs. Sci. China Chem., 2025, DOI: 10.1007/s11426-025-3028-6
热门跟贴