Nat. Commun.：杂环化合物的脱氢自由基N-糖苷化反应
本文作者：杉杉
导读
近期，江西师范大学的胡祥国课题组在Nat. Commun.中发表论文，报道一种全新的铜金属光氧化还原(metallaphotoredox)催化杂环化合物与1-hydroxycarbohydrates的脱氢自由基N-糖苷化反应方法学，进而成功完成一系列N-糖苷分子的构建。
Dehydroxylative radical N-glycosylation of heterocycles with 1-hydroxycarbohydrates enabled by copper metallaphotoredox catalysis
D. Liu, X. Zhang, S. Liu, X. Hu, Nat. Commun.2024, 15, 3401. doi: 10.1038/s41467-024-47711-9.
正文
N-糖苷化杂环骨架广泛存在于各类市售药物、天然产物以及生物活性分子中 (Fig. 1a)。并且，在过去的几十年里，诸多研究团队已经成功设计出多种利用离子N-糖苷化构建N-糖苷化分子的合成转化策略[1](Fig. 1b)。然而，此类反应常需使用昂贵的催化剂或必要的糖基供体。受到近年来通过自由基活化进行N-糖苷化反应方法学[2] (Fig. 1c)、铜催化C-N偶联[3]与脱羟基偶联反应方法学[4]相关研究报道的启发，这里，江西师范大学的胡祥国课题组报道一种全新的铜金属光氧化还原(metallaphotoredox)催化杂环化合物与1-hydroxycarbohydrates的脱氢自由基N-糖苷化反应方法学，进而成功完成一系列N-糖苷分子的构建(Fig. 1d)。
首先，作者采用糖基供体1a与杂环化合物1b作为模型底物，进行相关反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为：采用NHC作为预催化剂，吡啶作为碱，甲苯作为溶剂，糖基供体1a可形成NHC加成物。随后，以4CzIPN作为光催化剂，12 W蓝色LEDs (420nm)作为光源，Cu(CH3CN)4PF6作为金属催化剂，dtbbpy作为配体，t-BuOOH作为氧化剂，CsOAc作为碱，在甲苯与乙腈的混合反应溶剂中，反应温度为室温，最终获得87%收率的产物2a。
在上述的最佳反应条件下，作者分别对一系列N-杂环化合物底物 (Fig. 2)以及糖基供体底物 (Fig. 3)的应用范围进行深入研究。
接下来，作者对上述N-糖苷化过程的反应机理进行进一步研究 (Fig. 4)。
基于上述的实验研究以及前期相关的文献报道[5]，作者提出如下合理的反应机理 (Fig. 5.)。
总结
江西师范大学的胡祥国课题组报道一种全新的铜金属光氧化还原(metallaphotoredox)催化杂环化合物与1-hydroxycarbohydrates的脱氢自由基N-糖苷化反应方法学，进而成功完成一系列N-糖苷分子的构建。这一全新的脱氢自由基N-糖苷化策略具有底物范围广泛、优良的官能团兼容性以及优良的立体选择性等优势。
参考文献
[1] Q. Zhang, J. Sun, Y. Zhu, F. Zhang, B. Yu, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4933. doi: 10.1002/anie.201100514.
[2] C. Zhang, H. Zuo, G. Y. Lee, Y. Zou, Q. Dang, K. N. Houk, D. Niu, Nat. Chem. 2022, 14, 686. doi:10.1038/s41557-022-00918-z.
[3] Y. Liang, X. Zhang, D. W. C. MacMillan, Nature 2018, 559, 83. doi:10.1038/s41586-018-0234-8.
[4] X. Pang, X. Shu, Chin. J. Chem. 2023, 41, 1637. doi: 10.1002/cjoc.202200769.
[5] B. L. Tran, B. Li, M. Driess, J. F. Hartwig, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2555. doi: 10.1021/ja411912p.
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