稳定氘同位素因其安全、易控制、廉价易得等优势而被广泛应用于探究有机反应机理和揭示药物及其代谢物的吸收、分布、代谢和排泄过程.此外,氘标记药物也被称为重氢药、重药,即把药物分子上处于代谢位点的一个或多个碳氢键(C-H)用碳氘键(C-D)替代获得的新药,以延长药物代谢周期、减少进入血液前的代谢、减少有毒代谢物产生,从而降低给药剂量、提高安全性以及获得更佳的疗效.2017年4月,第一例氘代新药,氘代四苯喹嗪(海外商品名Austedo,国内商品名:安泰坦)被美国食品药品监督管理局批准,氘代新药市场被彻底激活.临床数据显示,丁苯那嗪原药具有严重的毒副作用,19％的病人使用后表现出抑郁病症,严重者甚至有自杀倾向;氘代丁苯那嗪相对于原药,代谢动力学特征明显改善,毒副作用显著降低.目前,国内外已有多家知名药企(如BMS,Concert,Teva,苏州泽璨生物制药以及成都海创等)布局氘代新药研发.2021年6月,中国国家药品监督管理局正式批准苯磺酸多纳非尼片(商品名:泽普生),用于治疗既往未接受过全身系统性治疗的不可切除肝细胞癌患者.氘代药物的蓬勃发展使得对其精准合成提出了更高的要求和更强烈的需求.氢氘交换等传统方法由于反应条件苛刻、氘源昂贵、氘代个数和位点难以精准控制等限制,难以满足新时代氘代药物的发展需要.近年,化学家开始致力于开发温和、精准氘代新方法,其中,光或电驱动的温和、精准氘标记方法引起了广泛关注.本综述着重总结近五年光/电驱动的温和、精准的氘代方法的研究进展.基于氘原子引入的反应模式分为以下三种类型.(1)氘原子转移策略:以光/电催化单电子转移或者氢原子转移方式生成自由基中间体R·;随后,R·与氘原子转移试剂(由硫醇和重水原位制得)反应,得到相应的氘代产物R-D.利用该策略,目前已发展了羧酸、卤代烃、硫醚(醇)等的去官能化氘代反应以及硅烷、叔胺、醛基等的氢氘交换反应.(2)氘原子攫取策略:以光/电催化单电子转移、氢原子转移或者能量转移方式生成自由基R·中间体,一方面,以产物碳氘键键能大于溶剂碳氘键键能为驱动力,使R·直接从氘代溶剂中攫取氘原子制得相应的氘代产物R-D;另一方面,利用光/电催化强驱动力,使R·再次获得一个电子形成相应负离子,从而顺利从重水中攫氘,制得相应的氘代产物R-D.利用该策略,目前已开发了羧酸、重氮、卤代物等的去官能化氘代反应,以及亚胺的加氘还原反应.(3)重水分解策略:基于光/电催化水分解制氢原理,以光或电为驱动力分解重水,使其产生高活性氘物种,原位耦合还原氘代反应.利用该策略,目前已开发了以重水为氘源的卤代物,不饱和官能团(包括烯烃、炔烃、亚胺和芳基酮等)等的氘代还原反应以及伯、仲胺的氘甲基化反应.本综述归纳了近年来光或电催化驱动的温和、精准氘代方法研究进展.在此基础上结合课题组在该领域的研究经历,分析了药物和精细化学品精准氘代面临的关键挑战和重要机遇,包括:发展温和、精准的不对称催化氘代方法用于制备手性氘代药物;针对复杂药物多个代谢位点,实现精准、可控氘代,从而更有效调节药物代谢动力学和代谢产物.此外,光合成、电合成迅猛发展也将为氘代精细化学品和药物光、电催化合成带来新的机遇.

光催化;电催化;氘代药物;氨/氘原子转移;单电子转移

欧伟;邱春天;苏陈良

深圳大学光电子工程学院,微纳光电子学研究院,教育部二维材料光电科技国际合作联合实验室,广东深圳518060

催化学报

[1]欧伟;邱春天;苏陈良-.光、电催化合成氘代化学品和药物分子研究综述)[J].催化学报,2022(04):956-970

喹嗪,Austedo,Concert,Teva,氘代溶剂,还原氘代

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