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武汉工大宣良明/汪伟/陈芬儿院士团队: 绿色简便, 底物范围广的喹喔啉类衍生物合成

日期: 来源:RSC英国皇家化学会收集编辑:陈芬儿院士团队

研究背景

喹喔啉-2(1H)-酮是一类重要的有机化合物,在有机合成和药物化学中有及其重要的作用,研究发现许多含有喹喔啉-2(1H)-酮骨架的化合物具有抗癌、抗菌、抗糖尿病和抗病毒活性。

此外,喹喔啉-2(1H)-酮也是合成各种 N-杂环化合物的基本结构单元,科研工作者们通过对其 C(3)位的 C(sp²)–H 官能团化得到了一系列芳基化,烷基化,烷氧基化,氟烷基化,酰基化,胺化,酰胺化的喹喔啉-2(1H)-酮衍生物。

基于这些方法所合成的含有酰胺官能团的喹喔啉-2(1H)-酮骨架具有独特的生物活性和药理作用,含有这类骨架的药物能起到平喘、抗肿瘤、抗炎、抗血栓、抗菌等作用。因此,通过有效的合成方法将喹喔啉-2(1H)-酮和酰胺官能团组合成复杂化合物具有重大意义。

然而,目前所开发的合成方法通常需要加入金属催化剂、光催化剂或强氧化剂,复杂的催化体系一定程度上限制了其应用范围。

论文详情

基于以上背景,武汉工程大学药物研究院宣良明、汪伟、陈芬儿院士团队利用 N-氟代酰胺和喹喔啉-2(1H)-酮为原料,添加适量碱,在紫外可见光照射下,成功实现了 N-氟代酰胺远端 C(sp³)–H 的杂芳香化,合成了一系列喹喔啉类衍生物。

该反应体系避免使用昂贵的光催化剂和难以纯化的氧化剂,利用反应底物喹喔啉-2(1H)-酮或生成的喹喔啉类衍生物作光敏剂,在碱促进下实现了光氧化还原循环过程。

正是基于该反应体系简单,底物适用范围广的特点,汪伟、陈芬儿院士团队还成功将该技术申请了专利保护,希望该技术能在合成和医药领域得到广泛应用。

该成果以 “Remote C(sp³)–H heteroarylation of N-fluorocarboxamides with quinoxalin-2(1H)-ones under visible-light-induced photocatalyst-free conditions” (《可见光促进 N-氟代酰胺与喹喔啉的远端 C(sp³)–H 杂芳香化反应》)为题,发表在英国皇家化学会期刊 Green Chemistry 上,并入选为期刊封面文章 (Front cover),同时入选了 2022 年度热点论文。

研究亮点

亮点 1:
该光催化反应能在无光敏剂、无金属催化剂、无氧化剂条件下进行。 

亮点 2:
该反应不仅适用于苄基 C(sp³)–H 键的杂芳香化,也适用无明显差异的远端 C(sp³)–H 键,各种类型(1°、2° 和 3°) 的 δ-C(sp³)–H 都能通过 1,5-HAT 过程活化。 

亮点 3:
该反应具有广泛的底物范围、良好的官能团耐受性以及优异的化学选择性和区域选择性,能高效合成一系列酰胺官能团化的喹喔啉-2(1H)-酮衍生物。

论文信息

Remote C(sp³)–H heteroarylation of N-fluorocarboxamides with quinoxalin-2(1H)-ones under visible-light-induced photocatalyst-free conditions
Liangming Xuan, Ruyang Du, Panpan Lei, Wei Zhao, Lixiang Tan, Chuanzhi Ni, Haifeng Wang, Qiongjiao Yan, Wei Wang* (汪伟,武汉工程大学) and Fener Chen* (陈芬儿,复旦大学)
Green. Chem., 2022, 24, 9475-9481
https://doi.org/10.1039/D2GC02874C

主要作者简介

宣良明

武汉工程大学

宣良明,就读于武汉工程大学药物研究院,博士研究生,主要从事药物合成和光催化。





汪伟 副教授

武汉工程大学

汪伟,武汉工程大学副教授, 理学博士, 2015 年四川大学博士研究生毕业, 曾在四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室从事博士后工作,也曾在西华师范大学从事教学科研工作,2020 年 12 月起就职于武汉工程大学药物研究院陈芬儿院士团队,从事有机合成新反应新方法及其在药物合成中的应用研究,侧重于可见光催化和药物不对称合成领域,以第一作者或通讯作者在国际一流期刊 Green Chem., Chem. Sci., Green Synth. Catal., Chin. Chem. Lett. Org. Lett., Chem. Commun., Adv. Synth. Catal., Catal. Sci. Technol., J. Org. Chem. 上发表论文近 20 篇,申报和授权专利多项;作为项目负责人已主持国家自然科学青年基金,四川省科技厅面上项目,湖北省教育厅科研计划项目和四川省重点实验室开放项目各一项。





陈芬儿 院士

复旦大学

中国工程院院士,复旦大学教授、博士生导师,兼任上海市药学会药物化学专委会主任委员,《Green Synthesis & Catalysis》《Pharmaceutical Fronts》期刊主编,《Chinese Chemical Letters》《中国药学(英文版)》《中国药物化学杂志》期刊副主编。长期从事合成药物化学和制药工程研究。以第一完成人获国家技术发明二等奖 1 项、国家科学技术进步二等奖 1 项,省部级科技进步奖一等奖 3 项、中国专利金奖1项。在《Chemical Reviews》《Angewandte Chemie》《Medicinal Research Reviews》等期刊发表学术论文 300 余篇,已申请中国、美国、欧盟等国家和地区发明专利 200 余项,获中外授权专利 101 项,主编和参与学术著作 8 部。获得何梁何利科学与技术进步奖、全国优秀科技工作者、上海市十大科技精英、全国化工先进工作者等多项奖励与荣誉。

相关期刊

Cutting-edge research for a greener sustainable future

rsc.li/greenchem

Green Chem.

2-年影响因子*11.034
5-年影响因子*10.794
最高 JCR 分区*Q1 绿色可持续科技
CiteScore 分15.1
中位一审周期30 天


Green Chemistry 专注于绿色化学和可持续性替代技术的最前沿,报道的跨学科研究工作致力于构建对生物和环境友好的技术基础,以期减少化学生产对环境的影响。该刊发表的原创性研究成果代表了绿色化学研究领域的重大进展,具有广泛的吸引力。该刊的论文必须将所报道的新方法与现有方法进行比较,并证明新方法具有的优势,特别是在减少或消除对环境的不良影响方面。

Chair

  • Javier Pérez-Ramírez

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