导语

烯基呋喃骨架,尤其是末端烯基呋喃衍生物,是众多天然产物与生物活性分子的核心结构单元,例如具有生理活性的pterophyllin 2、cyperaquinone II、ptilin 等,在药物研发、天然产物合成领域具有重要应用价值。传统合成末端烯基呋喃的方法多为分步反应,存在步骤经济性低、反应条件苛刻(如高温、强酸强碱)、底物适用范围窄等问题,因此,开发高效的末端烯基呋喃合成方法是有机合成领域的重要课题之一。

图片来源:Adv. Synth. Catal.

近年来,金属催化烯炔酮环异构化/串联反应成为构建呋喃骨架的有效策略之一,科研人员陆续开发了锌、金、银等金属催化体系,通过烯酮与重氮化合物、碘鎓叶立德等试剂的偶联烯化反应合成取代烯基呋喃。借鉴于此,也源于对烯基叠氮这类特殊合成子的研究兴趣,湖南科技大学邱韶童/周虎宜春学院张昌源团队成功开发新型末端及氘代烯基呋喃合成方法,为特殊功能化烯基呋喃的高效制备提供新路径相关成果“Zn-Catalyzed Cycloisomerization/Methylenation of Enyone with Vinyl Azide: Assembly of Terminal and Deuterated Alkenyl Furan Framework” 发表在Adv. Synth. Catal.期刊上(DOI:10.1002/adsc.70112)。湖南科技大学化学化工学院校聘副教授邱韶童为论文通讯作者,湖南科技大学化学化工学院本科生刘江安为学生一作,湖南科技大学化学化工学院院长周虎宜春学院副教授张昌源为论文合作作者

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前沿科研成果

该团队成功开发了一种锌催化烯炔酮与烯基叠氮的环异构化/亚甲烯化反应,该方法存在以下优势:1)催化剂廉价低毒,避免了贵金属及有毒重金属的使用;2)反应条件温和高效,底物适用范围广。该方法在 40℃甲苯中即可顺利进行,目标产物收率可达 99%,且对多种官能团如氰基、酰胺基、硼酸酯基甚至羟基均具有良好适用性;3)可制备氘代烯基呋喃,使用氘代乙烯基叠氮为原料时,可相应得到氘代烯基呋喃。氘代率可达 94%,氘原子100%转化。

 

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【Adv. Synth. Catal.】湖南科大邱韶童/周虎/宜春学院张昌源:锌催化烯炔酮/烯基叠氮串联构建末端及氘代烯基呋喃

通过控制实验,团队提出了如下反应机理:反应经历锌催化环异构化、环丙烷化、碎裂化三个主要过程。

 

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为拓展反应的应用价值,该团队对产物衍生化反应展开研究:1)结合Wittig反应,可选择性转化末端烯基呋喃/氘代烯基呋喃,制备二烯基呋喃10、半氘代烯基呋喃11及12;值得注意的是,这代表着一类新型氢/氘选择性构建策略;2)通过格氏反应合成了半氘代不饱和呋喃叔醇13;3)通过 Diels-Alder 环加成/脱氢反应构建了高取代苯并呋喃14;通过酸催化环化反应,以环己烷-1,3-二酮为捕获剂,在Mn (OAc)₃与乙酸作用下,末端烯基呋转化为四氢苯并呋喃酮15。

 

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邱韶童/周虎/张昌源团队开发了廉价丰产金属锌催化烯炔酮与烯基叠氮环异构化/亚甲烯化反应,突破了传统末端烯基呋喃合成的局限,实现了 “廉价催化剂、温和条件、高收率、选择氢代氘代” 的合成目标,不仅为功能化烯基呋喃的高效制备提供了新策略,也为氘代化合物的合成开辟了新路径。该方法的官能团兼容性与产物转化潜力,使其在天然产物全合成、药物化学、材料科学等领域具有广阔应用前景。未来,该团队将进一步探索其在复杂天然产物合成中的应用,同时拓展锌催化在其他杂环化合物合成中的应用,为有机合成方法学的发展贡献更多创新成果。

该论文得到湖南科技大学化学化工学院、理论有机与功能分子教育部重点实验室、宜春学院及团队的大力支持。



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