Photo‐and electro‐catalytic deuteration of feedstock chemicals and pharmaceuticals:A review  

光、电催化合成氘代化学品和药物分子研究综述

作　　者：Wei Ou Chuntian Qiu Chenliang Su 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)

机构地区：[1]SZU‐NUS Collaborative Center and International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronic Science and Technology of Ministry of Education,College of Optoelectronic Engineering,Shenzhen University,Shenzhen 518060,Guangdong,China

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2022年第4期956-970,共15页催化学报（英文）

基　　金：国家自然科学基金(21972094,21902105);广东省特支计划人才项目;鹏城学者人才项目;深圳市科技计划(RCJC20200714114434086,JCYJ20190808142001745,JCYJ20200812160737002,KQTD2016053112042971);广东省基础与应用基础研究基金(2020A1515010471);广东省普通高校青年创新人才项目(2018KQNCX221).

摘　　要：Deuterium labeling techniques are widely utilized as efficient tools to study the absorption,distribution,metabolism,and excretion(ADME)of pharmaceuticals.Moreover,deuterium‐labeled drugs are expected to prolong the half‐life of drug metabolism,enhance the efficacy of drugs,close metabolic sites,and decrease side effects.Thus,there is a rising demand for the practical construction of deuterium‐labeled drugs and their intermediates under mild conditions.This paper timely provides an overview of the recent advances in both photo‐and electro‐catalytic mild and selective deuteration of fine chemicals and pharmaceuticals with low‐cost and sustainable deuterium source.Three types of deuteration strategies are discussed according to the deuteration mode,named deuterium atom transfer strategy,deuterium atom abstraction strategy and deuterated water splitting strategy respectively.The application scope and mechanistic insights are discussed comprehensively.Finally,the perspective on the challenges and future development trends for photo‐and electro‐catalytic deuteration strategies are also presented.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,苏州泽璟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�

关 键 词：PHOTOCATALYSIS ELECTROCATALYSIS Deuterium‐labelled drugs H/D atom transfer Single electron transfer 

分 类 号：TQ460.1[化学工程—制药化工]