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ACS Catalysis:银催化[4+1C]插入合成多取代吡咯及在抗肿瘤生物碱Lamellarin L合成中的应用

多取代吡咯是一类具有代表性的N-杂五元环骨架,是一类重要的精细化工中间体,广泛应用于医药、农药、日用化工、涂料、纺织、印染等诸多领域。如图1a所示,传统合成吡咯的策略通常是[4+1N]、[2+2+1]和[3+2]偶联环化反应,其中包括经典的Knorr、Pann-Knorr和Hantzsch等策略。近年来也有文献报道基于传统策略的金属催化多组分偶联环化反应合成多取代吡咯类化合物的方法,但这些方法都有一定的局限性,比如吡咯环构建大多需要对反应底物进行预官能活化,导致合成需要多步反应来完成,总收率较低,不具备原子经济性等。因此,发展新颖的反应策略,设计简捷高效并具有多取代选择性的吡咯化合物制备方法是有机合成方法学领域极具挑战的研究课题。

图1. 构建吡咯骨架的策略。图片来源:ACS Catal.


近日,云南大学自然资源药物化学教育部重点实验室/化学科学与工程学院林军、金毅教授课题组、邵志会教授课题组、以及西安交通大学药学院毛帅副教授共同合作,在ACS Catalysis 上报道了一种金属银催化条件下的[4+1C]插入反应策略,以简单易得的烯胺酮和卡宾前体为原料,实现了高效的、区域选择性和化学选择性的吡咯环构筑方法(图1b)。


研究发现在室温条件下,三氟甲磺酸银作为催化剂(5 mol%),烯胺酮(1)和卡宾前体(2)在二氯甲烷中作用可以高产率生成高区域选择性的多取代吡咯,底物范围探索如图2和图3。

图2. α-重氮酯为卡宾前体时反应底物的探索。图片来源: ACS Catal.


图3. 腙为卡宾前体时反应底物的探索。图片来源:ACS Catal.


通过机理控制实验表明,该方法在金属银离子的催化下,经历了一个“C‒C键插入”—“环化缩合”—“[1,5]选择性基团迁移”的三联串级反应历程。该历程具备高度的化学选择性与区域选择性,其中的金属银离子配位性能起到了特殊的影响(图4)。

图4. 反应机理循环。图片来源: ACS Catal.


此外,研究人员还成功的将该反应策略应用于合成海洋天然产物Lamellarin L的路线中,通过和已报道的全合成文献数据比较,该路线不仅缩短了制备Lamellarin L的合成步骤,同时还提高了总的反应产率(图5)。

图5. 反应策略应用于合成海洋天然产物Lamellarin L。图片来源: ACS Catal.


研究成果以论文形式发表在ACS Catalysis 上,第一作者为云南大学博士生罗开秀和西安交通大学副教授毛帅。此工作是继2019年两个课题组合作(Org. Lett., 2019, 21, 2365–2368)后的另一合作成果。该研究工作得到了教育部创新团队、国家自然科学基金、省高校创新团队、省中青年学术与技术带头人、“云岭学者”及“东陆英才”等计划项目的支持。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Highly Regioselective Synthesis of Multisubstituted Pyrroles via AgCatalyzed [4+1C]insert Cascade

Kaixiu Luo, Shuai Mao, Kun He, Xianglin Yu, Junhong Pan, Jun Lin,* Zhihui Shao,* Yi Jin*

ACS Catal., 2020, DOI: 10.1021/acscatal.9b05360


导师介绍

林军

http://www.lmcnr.ynu.edu.cn/info/1006/1031.htm

邵志会

http://www.chem.ynu.edu.cn/info/1105/1395.htm

金毅

http://www.chem.ynu.edu.cn/info/1105/1912.htm

毛帅

http://gr.xjtu.edu.cn/web/smao0115


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