近日，我校化學化工學院王斌教授課題組在化學領域權威期刊《美國化學會志》發表題為“Catalytic Asymmetric cis-Dihydroxylation of Quinones Enabled by a Functional Mimic of Rieske Dioxygenases”的研究論文（J. Am. Chem. Soc. 2026, https://doi.org/10.1021/jacs.5c20048）。該研究模仿自然界金屬酶的催化機制，首次實現了非血紅素錳配合物催化醌類化合物的不對稱順式雙羥化反應，為手性鄰二醇類化合物的高效合成提供了綠色新策略。

科學背景：重要的合成難題

手性順式-1,2-二醇是一類重要的化學結構單元，廣泛存在于具有抗腫瘤、抗菌等生物活性的Ⅱ型聚酮天然產物和藥物分子中（圖1A）。不對稱順式雙羥化反應雖是合成該類結構最直接的途徑（圖1B），但對醌類化合物長期難以奏效。傳統Sharpless不對稱雙羥化等方法面臨四大瓶頸（圖1C）：醌類底物電子缺乏導致C=C雙鍵反應活性低；平面結構對稱性強，阻礙手性催化劑有效識別；生成的順式-1,2-二醇易發生差向異構化；產物對逆羥醛裂解敏感。這一挑戰制約了相關天然產物和藥物的合成研究。

圖1. 研究背景及工作設想（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

仿生思路：向大自然尋找答案

我校王斌課題組長期致力于仿生催化研究——一門融合化學與生物學的交叉學科，旨在分子水平上模擬金屬酶的催化功能。團隊聚焦仿生催化氧化領域，圍繞綠色催化與精準合成的核心科學問題，在仿生催化烯烴不對稱雙羥化與仿生催化C(sp3)?H氧化活化兩個方向取得了系統性的研究成果（J. Am. Chem. Soc. 2025,147, 11432;J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 27626; J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 5456; CCS Chem. 2022, 4, 2369; ACS Catal. 2022, 12, 6756）。

受自然界Rieske雙加氧酶的啟發（圖1D），研究團隊設計了一種仿生非血紅素錳配合物催化劑，以綠色環保的雙氧水（H2O2）或烷基過氧化氫為氧化劑，成功實現了醌類化合物的不對稱順式雙羥化反應（圖1E）。該體系在溫和條件下表現出優異的化學選擇性、區域選擇性和對映選擇性（高達99% ee），且完全非對映選擇性控制。值得一提的是，這是首次將烷基過氧化氫用作順式雙羥化反應的氧化劑，拓展了氧化劑的選擇范圍。

機理突破：揭示催化奧秘

研究進一步揭示了反應機理：無論使用何種氧化劑，高親電性的HO?MnV=O均是關鍵的活性順式雙羥化中間體（圖1E），其生成路徑隨氧化劑不同而有所差異。這一發現深化了對仿生催化體系的理解，為傳統Os、Ru等重金屬試劑提供了實用且綠色的替代方案。

該研究得到了國家自然科學基金和山東省高層次人才計劃等項目的資助。論文第一作者為我校化學化工學院在讀博士研究生鄭世鑫。

撰稿：勾志明、丁澤寧      編輯：劉孟頔      編審：張偉