Photocatalytic E → Z Isomerization of Polarized Alkenes Inspired by the Visual Cycle: Mechanistic Dichotomy and Origin of Selectivity

化学 异构化 选择性 烯烃 光异构化 光化学 分子内力 光稳态 立体化学 有机化学 催化作用
作者
Jan B. Metternich,Denis G. Artiukhin,Mareike C. Holland,Maximilian von Bremen-Kühne,Johannes Neugebauer,Ryan Gilmour
出处
期刊:Journal of Organic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:82 (19): 9955-9977 被引量:139
标识
DOI:10.1021/acs.joc.7b01281
摘要

Iteratively executed with exquisite spatial and temporal control, the selective isomerization of polarized alkenes underpins a plethora of complex biological processes ranging from natural product biosynthesis through to the mammalian visual cycle. However, nature's proficiency conceals the inherent difficulties in replicating this contra-thermodynamic transformation in the laboratory. Recently, we disclosed the first highly Z-selective isomerization of polarized alkenes, employing the cinnamoyl chromophore as a retinal surrogate under UV-irradiation (402 nm) with (−)-riboflavin (vitamin B2) as an inexpensive, organic photocatalyst (J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 11254–11257). This study was inspired by the propensity of crystalline (−)-riboflavin in the eyes of vertebrates to invert the intrinsic directionality of retinal isomerization. Herein, we extend this methodology to include a bioinspired, catalytic E → Z isomerization of α,β-unsaturated nitriles, thereby mimicking the intermediate Opsin-derived, protonated Schiff base in the visual cycle with simple polarized alkenes. Replacement of the iminium motif by a cyano group is well tolerated and gives an additional degree of versatility for postisomerization functionalization. Broad substrate scope is demonstrated (up to 99:1 Z:E) together with evidence of mechanistic dichotomy via both singlet and triplet energy transfer mechanisms. Kinetic studies, temperature dependent photostationary state correlations and investigation of substituent-based electronic perturbation of the alkene identified polarization combined with increased Z-isomer activation barriers as the selectivity governing factors in catalysis. This investigation demonstrates the importance of internal structural preorganization on photostationary composition and explicates the augmented Z-selectivity upon hydrogen-alkyl exchange at the β-position of the alkene.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
陈思思发布了新的文献求助20
3秒前
hainan发布了新的文献求助10
4秒前
纳米酶催化完成签到,获得积分10
4秒前
不想太多完成签到,获得积分10
5秒前
大力猫崽完成签到,获得积分10
5秒前
zqq发布了新的文献求助10
5秒前
leoric发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
wanci应助靖123456采纳,获得10
6秒前
7秒前
隐形曼青应助优翎采纳,获得10
8秒前
林思琦发布了新的文献求助20
8秒前
8秒前
阿晨完成签到,获得积分20
8秒前
9秒前
大力猫崽发布了新的文献求助10
10秒前
游茏发布了新的文献求助10
12秒前
嗯额关注了科研通微信公众号
12秒前
12秒前
琉星完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
wgt发布了新的文献求助10
14秒前
负责斑马完成签到 ,获得积分10
14秒前
打打应助yu采纳,获得10
15秒前
果嘉发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
皇帝帅哥哥完成签到,获得积分10
17秒前
毛康完成签到 ,获得积分10
17秒前
大模型应助hainan采纳,获得10
18秒前
落寞身影发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
ziwei发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
21秒前
林思琦完成签到,获得积分10
21秒前
Alone离殇发布了新的文献求助10
21秒前
TE发布了新的文献求助10
22秒前
24秒前
小二郎应助Zyan采纳,获得10
24秒前
高分求助中
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Future Approaches to Electrochemical Sensing of Neurotransmitters 1000
生物降解型栓塞微球市场(按产品类型、应用和最终用户)- 2030 年全球预测 1000
壮语核心名词的语言地图及解释 900
Digital predistortion of memory polynomial systems using direct and indirect learning architectures 500
Canon of Insolation and the Ice-age Problem 380
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 计算机科学 纳米技术 复合材料 化学工程 遗传学 基因 物理化学 催化作用 光电子学 量子力学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3915954
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3461486
关于积分的说明 10917305
捐赠科研通 3188316
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1762586
邀请新用户注册赠送积分活动 852906
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 793613