近日，我校化学与分子工程学院李星光特聘研究员在Nature Communications（《自然•通讯》）期刊上发表了题为“Organocatalyzed diastereo- and enantioselective synthesis of N–Natropisomeric isoindolinones bearing central chirality”的重要研究成果。
N–N轴手性化合物作为一类重要的手性分子，广泛存在于天然产物、生物活性分子及有机功能材料中，其催化构建方法研究备受关注。近年来，催化对映选择性构建兼具中心手性和轴手性的手性异构体成为有机合成领域的新兴研究方向。这类手性分子通过将中心手性与轴手性有机结合，可赋予分子新的特性并拓展其应用前景。然而，与已得到广泛研究的多手性C–C和C–N轴手性异构体相比，同时具有中心手性和N–N轴手性的手性异构体的构建研究仍十分有限。这类化合物的合成面临巨大挑战，主要体现在催化过程中多个手性元素的生成对非对映选择性和对映选择性的精确控制提出了极高要求。尽管已有研究报道了轴手性酰肼的间接合成方法，但直接高效构建兼具N–N轴向手性和中心手性且具有优异立体选择性的手性异构体的方法仍未见报道。
针对这一科学难题，李星光等人在过去[4+1]环加成构建抗肿瘤活性手性螺环骨架研究（ACS Catalysis, 2024, 14, 9244）的基础上，创新性地开发了布朗斯特酸催化的不对称[4+1]环化反应，成功实现了N–N轴向手性异吲哚啉酮类化合物的高效合成。该方法具有以下突出特点：首次实现了兼具中心手性和N–N轴手性异构体的直接构建；反应表现出优异的非对映选择性和轴手性选择性；采用手性磷酸作为双功能催化剂，通过两次亲核加成、脱水和去芳构化的串联过程实现目标产物的构建。机理研究表明，羟基联芳基中间体的不可逆形成是决定反应立体选择性的关键步骤，这一结论得到了控制实验和DFT计算的支持。此外，生物活性评价研究实验显示，所合成的N–N轴手性异吲哚啉酮类化合物具有良好的肿瘤细胞增殖抑制活性，展现出潜在的应用价值。
该研究成果在有机合成方法学领域具有重要意义，不仅为构建结构新颖的N–N轴手性化合物提供了新策略，而且为发展新型抗肿瘤活性分子开辟了新途径，对推动药物化学、材料科学等领域的发展具有重要价值。
该研究工作由博士研究生王心泽在李星光特聘研究员的指导下完成，李星光特聘研究员、余沛源教授（南方科技大学）和刘培念教授为通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56838-2
