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同位素标记化学是近年来的新兴领域，在药物化学、材料科学、蛋白质组学、化学科学等领域有着广泛的应用。比如把药物分子中特定位置上的氢替换为氘后，可以封闭代谢位点，延长药物半衰期，改善药代动力学，不影响药理活性，可以减少服药频次；如果将氘原子引入OLED材料，可以稳定分子结构，显著提高OLED器件的发光效率和稳定性，延长使用寿命；此外，氘代试剂还可用于标记和追踪分子在化学反应或生物过程中的转化和转移情况以及氘代谢成像研究。
目前已开发的氘标记方法比较有限，在引入多个氘原子和高氘标记率方面存在巨大挑战。此外，氘代试剂价格昂贵，也限制了发展成熟的氢化反应方法在氘化反应中的应用。因此，开发以廉价D2O为氘源的高效氘标记方法具有重要意义。
武汉大学李武教授开发了一种通用的电催化（杂）芳烃还原氘代的方法，该方法以D2O为氘源，使用制备的氮掺杂电极（Ru-N/CF）对（杂）芳烃进行还原氘化和氘化脱氟，可得到多种全氘化和饱和氘化产物，并将其应用于13个药物分子的合成中（图1）[1]。
图1 氘代药物的合成[1]
考虑到哌嗪骨架广泛存在于药物分子中，李武教授对氘代哌嗪-d8盐酸盐的合成进行了克级放大（图2），并将其应用于氘代药物阿立哌唑[D]、布瑞哌唑[D]、曲美他嗪[D]、丁螺环酮[D]、非哌西特[D]、2C-B-BZP [D]的合成中（图3）。
图2 氘代哌嗪-d8盐酸盐的克级合成[1]
图3 哌嗪基氘代药物的合成[1]
博士生导师，入选国家级青年人才项目（2022)。2015年在武汉大学获得博士学位，导师雷爱文教授。2016-2021年在德国莱布尼茨催化研究所从事博士后研究，合作导师Matthias Beller教授。2022年2月入职武汉大学化学与分子科学学院。围绕纳米催化剂创制和催化反应设计，以第一或通讯作者发表论文26篇，其中包括Nature Chem.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等，授权国际专利1件。相关成果多次被Angew. Chem. Int. Ed.、Synfacts、Organic Chemistry等期刊评为 “热点文章”或“研究亮点”。曾获武汉英才“优秀青年人才”、湖北省优秀博士学位论文、武汉大学“十大珞珈风云学子” 、“十大学术之星”等奖励和荣誉。在开展基础研究的同时，主导和参与了多项国际制药化工企业的研发项目。主要从事纳米催化剂的设计、创制和催化同位素标记。
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品名 | CAS | 货号 |
Piperazine-2,2,3,3,5,5,6,6-d8 dihydrochloride, 97% 哌嗪-2,2,3,3,5,5,6,6-d8 二盐酸盐 | 314062-45-8 | 481541 |
参考文献
Bu F, Deng Y, Xu J, et al. Electrocatalytic reductive deuteration of arenes and heteroarenes[J]. Nature, 2024: 1-2.
