吡啶作为优势骨架存在于90种上市药物中.由于吡啶基团在药物研发中的广泛应用,亟需开发新方法构建具有该药效团的结构多样性的分子骨架.在过去十年中,烯烃的双官能团化反应逐渐成为构建含吡啶的多官能团化合物的强有力手段.虽然目前该领域取得了一定进展,但开发环境友好的、高效的合成方法仍然是该领域的研究热点.醛基是一种可以转化为醇、羧酸、烯烃等官能团的重要结构单元,它在有机合成和药物结构优化中发挥重要作用.但目前在烯烃上直接引入吡啶基团和醛基的方法报道较少.因此,本文报道了一种可见光诱导的氰基吡啶、乙醛酸缩醛、烯烃的三组分反应在温和条件下实现烯烃的缩醛-吡啶化反应.通过对溶剂、光催化剂、碱的筛选,确定烯烃缩醛-吡啶化反应的最优条件为:氰基吡啶(0.2 mmol),烯烃(2.5 equiv.),乙醛酸缩醛(2.5 equiv.),2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4CzIPN,3 mol％)作为光催化剂,碳酸铯(2.0 equiv.)作为碱,二甲基亚砜(2 mL)作为溶剂,在室温、氮气条件下,455 nm蓝光照射24 h.底物拓展结果表明,该方法适用于多种取代4-氰基吡啶,2-氰基吡啶和二氰基苯.另一方面,烷基、卤素以及其他药效团取代的苯乙烯以及杂环烯烃都能适用于该反应,并以较高的收率得到目标化合物.该方法还可以应用到雌酮、奥沙普秦、布洛芬等药物的后期修饰中.所得的缩醛-吡啶化产物可以通过水解反应高收率转化为醛基化合物.此外,该方法也可通过"一锅两步"的策略,直接合成醛基(酮基)-吡啶化合物.所得的醛类产物通过简便的反应就能转化为相应的羟甲基化产物、羧基化产物和端烯基化产物.机理研究表明,乙醛酸缩醛是4CzIPN的光氧化还原循环中的重要的淬灭剂.自由基捕捉实验和自由基钟实验等也进一步表明缩醛自由基参与该反应.此外,所合成的产物表现出抗肿瘤活性,部分化合物表现出优于上市药物5-FU的抗淋巴瘤活性.综上,本文以4CzIPN为光催化剂、碳酸铯作碱,在蓝光照射下实现了一种无金属参与的烯烃缩醛化-吡啶化反应,结构多样的烯烃和氰基吡啶均能在该反应中兼容,以较高的收率得到目标产物.该方法可应用于药物的后期修饰和多种官能团转换,为药物的结构修饰提供了环境友好的新方法.所合成的部分化合物具有较好抗肿瘤活性,为新药研发提供苗头化合物.

可见光促进;醛基;多样性转化;后期修饰;抗肿瘤

马春华;吉钰;赵杰;何兴;张淑婷;姜玉钦;於兵

河南师范大学化学化工学院,精细化学品绿色制造河南省协同创新中心,绿色化学介质与反应教育部重点实验室,河南省手性醇类药物工程技术研究中心,化学制药及生物医用材料河南省工程实验室,河南新乡453007;郑州大学化学学院,绿色催化中心,河南郑州450001

催化学报

[1]马春华;吉钰;赵杰;何兴;张淑婷;姜玉钦;於兵-.光催化无过渡金属参与的烯烃的缩醛-吡啶化三组分反应)[J].催化学报,2022(03):571-583

4CzIPN,多样性转化

无过,过渡金属,烯烃,缩醛,三组分反应,上市药物,吡啶基,基团,药物研发,开发新,该药,药效团,结构多样性,双官能团化反应,多官能团,开发环境,合成方法,醛基,羧酸,结构单元,有机合成,药物结构,接引,可见光诱导,氰基,乙醛酸,温和条件,光催化剂,最优条件,equiv,咔唑,碳酸铯,二甲基亚砜,氮气,蓝光照射,底物,烷基,卤素,苯乙烯,目标化,雌酮,布洛芬,后期修饰,过水,水解反应,一锅两步,直接合成,醛类,甲基化,羧基化,烯基化,光氧化,氧化还原,环中,淬灭,抗肿瘤活性,FU,淋巴瘤,射下,无金属,醛化,结构修饰,新药研发,苗头,可见光促进

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