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Angew. Chem. :基于骨架氧化重排策略直接构建天然产物2024-01-05
Donaxanine骨架类天然产物是1995 年由化学家Abdullaev从Anmdo donax中分离得到。该类化合物具有奇特的吡咯烷酮螺[3,1]苯并噁嗪核心结构,这类骨架常被用作分子设计和药物筛选的先导结构,但它们本身一直未被合成。骨架氧化重排是有机化学领域一种高效的合成策略之一,具有原子经济性高、反应效率高等显著优点,受到合成化学家们的广泛关注。

吲哚的氧化氧插入骨架重排,自上世纪60年来以来,作为一种重要合成策略来实现含氧吲哚衍生物的合成。但是,一直以来主要依靠使用单线态氧或水作为氧源来实现氧化,同时利用氧气和水作为氧源的新氧化反应模式属于未被探索的新方向。近日,贵州省天然产物研究中心(贵州医科大学省部共建药用植物功效与利用国家重点实验室)任海课题组联合贵州大学郝格非课题组利用铜催化的需氧单电子氧化策略,同时以空气中的氧气和水作为氧源,成功实现了四氢-β-咔啉类化合物的氧化氧插入骨架重排反应,一步构建了天然donaxanine分子骨架产物。

 

 

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在优化的条件下,作者对反应的底物普适性和应用性进行了研究,发现不同取代的四氢-β-咔啉底物在该条件下都能够很好的适应,并且能够取得中等到良好的产率。利用发展的方法,成功实现了天然产物donaxanine和chimonamidine的简洁全合成。

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最后,作者对反应的机理进行了详细的研究,通过氧同位素标记实验确定了产物中两个氧原子主要分别来自于氧气和水。通过中间体捕捉实验成功验证了关键中间体7和8的形成。同时,原位生成的双氧水和甲醛也通过控制实验得到验证。基于控制实验结果,提出该骨架氧化重排经过多步C-O/C-C/C-N化学键的断裂与形成过程。此外,作者对催化剂作用的机理进行了理论计算,为理解催化过程提供了新的认识。复杂的机理过程反映了本催化反应的新颖性和独特性。

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在该工作中,任海课题组发展了铜催化的骨架氧化重排策略并将其成功应用于四氢-β-咔啉的氧化插氧转化,实现了天然donaxanine分子骨架的首次合成并阐明了反应机理。

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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