非天然α-季碳氨基酸（ATAAs）在天然产物和生物活性分子中十分丰富，引起了合成化学家和药物化学家们的广泛关注。尽管ATAAs的合成已经得到了广泛研究，但开发廉价且简便的方法来合成多样化的ATAAs仍然具有挑战性。其中酶催化和过渡金属催化（Strecker reactions）的方法合成ATAAs最为常见。然而，这些策略普遍存在官能团耐受性差、所需试剂毒性大、合成步骤多等诸多弊端。近年来也发展了操作简单、绿色经济的自由基手段来合成ATAAs（图1）。但多数反应需要当量的自由基引发剂、较高的温度及多步合成的催化剂。因此，开发一种新策略来实现非天然α-季碳氨基酸的高效构建具有重要意义。
图1
氨基酸衍生的吖内酯类化合物的C4位官能化反应是一种常见的合成非天然ATAAs的方法，而这类化合物很少被应用于自由基反应。值得注意的是，相比于广泛研究的吖内酯C4亲核反应，利用吖内酯作为自由基前体在光催化领域合成ATAAs还没有报道。在前期工作的基础上，四川大学化学学院郑柯课题组实现了首例利用可见光直接激发底物的方式产生高活性自由基，进而实现高效、高选择性的C(sp3)–C(sp3)和C(sp3)–C(sp2)的自由基交叉偶联反应。其中，吖内酯烯醇中间体在极性溶剂中即作为自由基前体又是高效还原剂。该策略在更为温和的、无光催化剂和过渡金属催化（Pc- & Metal-Free）的条件下模块化构建了结构多样复杂的非天然α-季碳氨基酸（ATAAs）衍生物（>130个实例，图1b）。该方法也可以直接从羧酸和氨基酸原料出发（不用对中间体进行分离），以一锅煮的方式高效地完成反应。该方法具有很好的底物普适性和官能团容忍性，且结合流体化学可以实现克级规模的合成。这种简单的自由基方法为经典光化学提供了一种更绿色、实用的替代方法。
该研究成果最近以题为“Modular Construction of Unnatural α-Tertiary Amino Acid Derivatives by Multicomponent Radical Cross-Couplings”发表于《Angewandte Chemie International Edition》，原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202210755。四川大学为第一单位，化学学院郑柯教授为本文通讯作者，文章的第一作者是四川大学博士研究生李玉军，四川大学本科生杨洁和四川大学硕士研究生耿芯芯为共同一作，苏志珊教授提供DFT合作研究。特别感谢国家自然科学基金委、四川省科技厅，以及四川大学提供的经费支持。
