研究论文介绍

芳胺参与的全碳环化合物的骨架重排

作者:石油醚

导读:

近日,中科院大连化学物理研究所仿生催化合成研究组陈庆安研究员团队在七元和八元碳环化合物的骨架重排反应方面取得新进展。该团队利用金属调控策略,解决了在环庚三烯氢胺化反应中的化学选择性问题,实现1,2-二氢喹啉化合物的精准合成。在反应机理的研究和启发下,还发展了以环烯酮为原料的酸催化反应模式。相关研究以“Skeleton-Reorganizing Coupling Reactions of Cycloheptatriene and Cycloalkenones with Amines” 为题于近日发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。该工作的第一作者为博士后季定纬。通讯作者为大连化物所陈庆安研究员。

“Skeleton-Reorganizing Coupling Reactions of Cycloheptatriene and Cycloalkenones with Amines.

Ding-Wei Ji, Yan-Cheng Hu, Xiang-Ting Min, Heng Liu, Wei-Song Zhang, Ying Li, Yongjin J. Zhou, Qing-An Chen*

Angew. Chem. Int. Ed. 2022, ASAP. doi: 10.1002/anie.202213074

正文:

开发复杂有机化合物的高效制备方法是合成化学家的不懈追求,这对于推动天然产物全合成、药物开发、材料科学以及化学工业等领域的发展都具有重要的作用。而作为药物分子的重要骨架,环状有机结构的合成在有机化学和药物化学研究领域中具有重要地位,并与人们日常生活息息相关。传统上,通过对反应底物和合成路线的精心设计,利用活泼官能团的逐步转化和环化反应,可以实现复杂环状分子的合成。但是,这一过程往往缺乏步骤和原子经济性。与之相比,利用已有化合物的环状分子骨架,通过分子编辑和后修饰反应,可以为相关化合物的制备提供一条更加快捷便利的路径。

近日,中科院大连化学物理研究所仿生催化合成研究组陈庆安研究员团队在七元和八元碳环化合物的骨架重排反应方面取得新进展。该团队利用金属调控策略,解决了在环庚三烯氢胺化反应中的化学选择性问题,实现1,2-二氢喹啉化合物的精准合成。在反应机理的研究和启发下,还发展了以环烯酮为原料的酸催化反应模式(图1)。

图1. 芳胺参与的环庚三烯和环烯酮化合物的骨架重排

1,2-二氢喹啉是一类重要的含氮有机骨架,广泛存在于天然产物和生物活性分子中。对于普通1,2-二氢喹啉骨架的合成,目前已经发展了较多的合成路线,但对含并环结构的复杂1,2-二氢喹啉化合物,目前还缺少有效合成手段。陈庆安团队一直致力于发展不同催化体系,以实现烯烃、炔烃的精准转化。在前期相关研究的基础上(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 5438Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 19115; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 1583; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 8321; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 24284; Nat. Commun. 2021, 6538Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202207202Nat. Chem. 2022, 1185; Nat. Catal. 2022, 708),该团队利用铑/酸协同催化体系,成功调控了环庚三烯的氢胺化反应中的化学选择性,实现了七元碳环的骨架编辑,生成1,2-二氢喹啉化合物(图2)。通过一系列的机理研究发现,该反应先后经历了连续氢胺化、逆-Mannich开环以及Povarov环化,完成碳环骨架结构重塑的过程(图3)。在反应机理的指导下,该团队发现如果以环烯酮为了反应原料,在简单盐酸的催化下也可以实现该类产物的合成(图4)。利用该简化的反应策略,该团队成功的将这一骨架编辑策略应用于一系列芳胺类药物的后修饰中。

图2. 铑催化环庚三烯与芳胺的重排偶联

图3. 反应机理的分析

图4. 酸催化环烯酮与芳胺的重排偶联

总结

陈庆安研究员团队在七元和八元碳环化合物的骨架重排反应方面取得新进展。该团队利用金属调控策略,解决了在环庚三烯氢胺化反应中的化学选择性问题,实现1,2-二氢喹啉化合物的精准合成。在反应机理的研究和启发下,还发展了以环烯酮为原料的酸催化反应模式。

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