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Angew. Chem. :基于骨架氧化重排策略直接構(gòu)建天然產(chǎn)物2024-01-05
Donaxanine骨架類天然產(chǎn)物是1995 年由化學(xué)家Abdullaev從Anmdo donax中分離得到。該類化合物具有奇特的吡咯烷酮螺[3,1]苯并噁嗪核心結(jié)構(gòu),這類骨架常被用作分子設(shè)計和藥物篩選的先導(dǎo)結(jié)構(gòu),但它們本身一直未被合成。骨架氧化重排是有機化學(xué)領(lǐng)域一種高效的合成策略之一,具有原子經(jīng)濟性高、反應(yīng)效率高等顯著優(yōu)點,受到合成化學(xué)家們的廣泛關(guān)注。

吲哚的氧化氧插入骨架重排,自上世紀60年來以來,作為一種重要合成策略來實現(xiàn)含氧吲哚衍生物的合成。但是,一直以來主要依靠使用單線態(tài)氧或水作為氧源來實現(xiàn)氧化,同時利用氧氣和水作為氧源的新氧化反應(yīng)模式屬于未被探索的新方向。近日,貴州省天然產(chǎn)物研究中心(貴州醫(yī)科大學(xué)省部共建藥用植物功效與利用國家重點實驗室)任海課題組聯(lián)合貴州大學(xué)郝格非課題組利用銅催化的需氧單電子氧化策略,同時以空氣中的氧氣和水作為氧源,成功實現(xiàn)了四氫-β-咔啉類化合物的氧化氧插入骨架重排反應(yīng),一步構(gòu)建了天然donaxanine分子骨架產(chǎn)物。

 

 

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在優(yōu)化的條件下,作者對反應(yīng)的底物普適性和應(yīng)用性進行了研究,發(fā)現(xiàn)不同取代的四氫-β-咔啉底物在該條件下都能夠很好的適應(yīng),并且能夠取得中等到良好的產(chǎn)率。利用發(fā)展的方法,成功實現(xiàn)了天然產(chǎn)物donaxanine和chimonamidine的簡潔全合成。

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最后,作者對反應(yīng)的機理進行了詳細的研究,通過氧同位素標(biāo)記實驗確定了產(chǎn)物中兩個氧原子主要分別來自于氧氣和水。通過中間體捕捉實驗成功驗證了關(guān)鍵中間體7和8的形成。同時,原位生成的雙氧水和甲醛也通過控制實驗得到驗證。基于控制實驗結(jié)果,提出該骨架氧化重排經(jīng)過多步C-O/C-C/C-N化學(xué)鍵的斷裂與形成過程。此外,作者對催化劑作用的機理進行了理論計算,為理解催化過程提供了新的認識。復(fù)雜的機理過程反映了本催化反應(yīng)的新穎性和獨特性。

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在該工作中,任海課題組發(fā)展了銅催化的骨架氧化重排策略并將其成功應(yīng)用于四氫-β-咔啉的氧化插氧轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)了天然donaxanine分子骨架的首次合成并闡明了反應(yīng)機理。

文信息

Copper-Catalyzed Oxygenative Skeletal Rearrangement of Tetrahydro-β-carbolines Using H2O and O2?as Oxygen Sources

Yu-Sheng Peng, Wei Wang, Jun Shi, Wei Wu, Jun-Rong Song, Wei-Dong Pan, Ge-Fei Hao, Hai Ren

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202313687

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