Angew. Chem. ：木质素基喹啉衍生物定向制备

喹啉类含氮杂环化合物被广泛用作生物活性药物、染料和功能材料的合成，现有制备路线依赖于石油基原料，反应步骤多、总体收率和原子经济性相对较低。以木质素及其衍生物为原料通过简单高效的转化方法合成喹啉类化合物对于高值化生物炼制和可持续含氮化学品制备都至关重要。但由于木质素结构的复杂性、以及断裂其C-O/C-C键和精准构筑C-N键的体系兼容性难题，将木质素及其主要结构片段β-O-4模型分子直接转化为含氮芳香杂环化合物目前仍是挑战性课题。

近日，中科院大连化学物理研究所张涛院士团队李昌志研究员等人和北京化工大学雷鸣教授团队合作，以木质素β-O-4模型化合物为原料，在NaOH介导下通过与邻氨基苯甲醇发生多步串联反应高效合成了喹啉类化合物，底物拓展实验结果表明该路线具有优异的底物普适性。

在优化条件下，作者对β-O-4模型底物以及邻氨基苯甲醇底物的适用范围进行了考察，带不同官能团的反应底物都可以成功构建喹啉类化合物，表明该体系对木质素模型化合物的C-O键断裂和喹啉环的原位构建均具有良好的反应活性。在此基础上，利用β-O-4聚合物模拟木质素结构，通过三步反应获得56 %收率的喹啉类化合物。

通过控制实验与DFT计算相结合确定了多步串联反应的优势路径（I→II→III）：NaOH诱导β-O-4模型化合物的Cα-H键去质子化，随后依次经历C-O键的断裂生成苯乙酮，苯乙酮与氨基化合物先酮胺缩合生成亚胺中间体，进一步通过脱氢、脱水关环反应得到喹啉类化合物。另外的反应路径还包括氨基化合物先脱氢再经历多步缩合偶联生成喹啉产物。

为探索该反应策略的应用潜力，团队还实现了从β-O-4模型化合物出发合成了生物碱芸香宁碱（graveolinine）类似物。芸香宁碱属于2-苯基喹啉类化合物，通常从芸香科植物中提取分离得到，具有广泛的生理活性，研究表明，芸香宁碱能够抑制体外肿瘤细胞的增值、解除平滑肌痊挛、抗炎症作用及抗组织胺作用等。上述反应结果为木质素基含氮药物中间体的合成开辟了新途径。

在该工作中，研究团队发展了一条利用有机胺参与解聚β-O-4木质素模型化合物定向制备喹啉衍生物的新路线。反应无需过渡金属催化剂、不涉及外部氧化剂/还原剂、多步反应在一锅体系中实现高度串联，具有简洁、高效的特点，为从可再生资源出发获取含氮杂环芳香化合物提供了新思路。

论文信息

Transition-Metal-Free Synthesis of Functionalized Quinolines by Direct Conversion of β-O-4 Model Compounds

Yangming Ding,Dr. Tenglong Guo,Zhewei Li,Dr. Bo Zhang,Prof. Fritz E. Kühn,Chang Liu,Dr. Jian Zhang,Prof. Dezhu Xu,Prof. Ming Lei,Prof. Tao Zhang,Prof. Changzhi Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202206284