广州中医药大学黄慧才课题组Org. Lett.:光催化碳原子删除的色原酮二烯骨架编辑
含有环丙烷骨架的天然产物分布广泛,其中许多具有显著的生物学活性。近日,广州中医药大学黄慧才课题组设计开发了一种可见光驱动、无光催化剂、空气辅助的二烯骨架的碳原子删除过程。通过电子供体-受体复合物(EDA)对二烯骨架进行光化学编辑,实现了直接将二烯骨架编辑成环丙烷骨架的新过程。这种创新方法为在温和条件下高效获取高价值环丙烷衍生物创造了新机遇(Org. Lett. 2023, 10.1021/acs.orglett.3c03317)。
图1 光催化碳原子删除的色原酮二烯的骨架编辑(来源:Org. Lett.)
光催化碳原子删除的色原酮二烯骨架编辑
近年来,由于 "分子编辑 "概念的提出,使得小分子药物的设计研发策略发生了转变,即药物设计开发工作者越来越关注分子内部骨架的编辑修饰。这种骨架编辑修饰方法为突破药物发现和开发的某些传统障碍提供了新途径。然而,编辑改造分子的骨架比分子的外围官能团化更为困难,尽管在过去的十年中,分子骨架编辑在化学界赢得了越来越多的关注。然而,目前还没有关于通过碳原子删除反应将二烯骨架编辑成环丙烷的报道。本研究介绍了一种光化学骨架编辑反应,从二烯烃衍生物中删除一个碳原子,释放出 CO 并形成新的环丙烷骨架衍生物。该工作以“Skeletal Editing of Chromone-Fused Dienes to Cyclopropane by Photochemical Carbon Deletion ”为题发表在Organic Letters(DOI: 10.1021/acs.orglett.3c03317)上。
作者以色原酮二烯1a为模板底物,以DBU为有机碱时,绿光光照下,反应得到碳原子删除产物,随后对反应条件进行了优化:以DBU为有机碱,1,2-二氯乙烷为溶剂,5 W绿光LED灯为反应光源,在室温下反应24小时,以48%的分离收率获得碳原子删除产物2a(图2)。
图2 反应条件优化(来源:Org. Lett.)
按照优化反应条件,作者对底物范围进行了考察。结果表明,该反应具有较广的底物耐受性,各种官能团取代的二烯烃1可以进行该碳原子删除的骨架编辑转化,大部分转化产物都能以中等的分离收率获得(图3)。
图3 二烯的适用范围(来源:Org. Lett.)
结合相关文献报道及根据控制对照实验、吸收光谱实验、高分辨质谱自由基捕获实验等,作者提出了可能的反应机理过程。最初,1a与DBU相互作用生成EDA复合物a,在光照射激发下, EDA复合物a*与空气(O2)经过单电子转移(SET)和质子转移过程,得到超氧自由基(HO2·)、1a和 中间体II(可被TEMPO捕获,然后通过HRMS检测到捕获产物)。另一方面,EDA复合物a*可发生复合物内部的单电子转移过程,产生的1a自由基阴离子发生分子内迈克尔加成反应,生成自由基中间体III[20](可被1,1-二苯基乙烯捕获,然后通过HRMS检测到捕获产物),自由基中间体III与超氧自由基(HO2·)偶联,从而产生中间体IV。随后,中间体IV释放出一个水分子生成V(可通过HRMS检测到)。V通过开环释放一分子一氧化碳产生双自由基VI,中间体VI通过自由基-自由基偶联进行分子内环化,得到碳原子删除环丙烷化反应产物2a。
图4 反应的可能机理过程(来源:Org. Lett.)
综上所述,作者从缺电子二烯开始,利用可见光激发的 EDA 复合物建立了一种无需催化剂的碳原子删除反应。这种方法能在温和的条件下高效合成各种环丙烷衍生物。此外,这种新的转化方案实现了从二烯到环丙烷的骨架编辑过程。
该研究成果近期发表在Organic Letters(Org. Lett. 2023, 10.1021/acs.orglett.3c03317),广州中医药大学博士研究生王树忠为文章的第一作者,黄慧才教授为文章的通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、广东省珠江人才计划、广东省教育厅创新团队等项目支持。
声明:本文仅用于学术文章转载分享,不做盈利使用,如有侵权,请及时联系小编删除。