四元碳环是生物活性分子中常见的最受欢迎的骨架之一。然而，由于其高张力的环系统，其生产存在困难。另一方面，环丁醇可以直接制备，并且可以作为合成环丁烷衍生物的前体。
2024年10月31日，中国科学院大连化物所吴小锋研究员国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Ligand-controlled regiodivergent aminocarbonylation of cyclobutanols toward 1, 1- and 1, 2-substituted cyclobutanecarboxamides》的研究论文，Xing-Wei Gu, Yan-Hua Zhao为论文共同第一作者，吴小锋研究员为论文通讯作者。
吴小锋，中国科学院大连化物所研究员。2007年毕业于浙江理工大学，获理学学士学位；2009年毕业于法国雷恩第一大学，获硕士学位；2012年毕业于德国罗斯托克大学-莱布尼兹催化研究所，获得自然科学博士学位。毕业后留所开展独立研究，2017年完成法国雷恩第一大学的Habilitation，获得教授资格。2020年加入大连化物所，担任催化羰基化研究组组长。
吴小锋研究员的研究方向：（1）一氧化碳向精细化学品的高效转化；（2）生物质能源向一氧化碳的转化；（3）小分子的活化；（4）聚合物的定向降解。在Angew. Chem., JACS, Chem等学术期刊上发表论文550余篇，文章被引频次17000余次，H因子为62，出版编著10余本专著，入选2022“中国高被引学者年度榜单”，2023年全球前2%顶尖科学家榜单。
在此，研究人员报告了环丁醇的区域选择性氨基羰基化的例子，其中环丁烷核心保持完整。
该方法表现出良好的官能团相容性以及高区域和立体选择性，为合成多种药物提供了新的途径。
此外，这种策略能够快速安装环丁烷作为构象受限的骨架，极大地促进了直接获取需要构象限制的有价值的药物分子。
图1：反应的设计和开发
图2：氨基羰基化催化剂体系的优化
图3：氨基羰基化合成1, 2-取代环丁烷羧酰胺的苯胺类
图4：氨基羰基化合成1, 2-取代环丁烷酰胺的环丁醇范围
图5：氨基羰基化合成1, 1-取代的环丁烷羧酰胺的范围
图6：氨基羰基化反应在生物活性分子的后期功能化和药物活性分子的全合成中的应用
图7：氨基羰基化反应机理
图8：两种类型产物的反应机理
综上，本论文报道了一种配体控制的区域发散性氨基羰基化反应，用于合成1, 1-和1, 2-取代环丁烷羧酰胺，这些化合物在生物活性分子中具有重要应用。该研究展示了良好的官能团兼容性和高区域及立体选择性，为合成多种药物提供了新途径，并且通过快速引入环丁烷作为构象限制骨架，极大地便利了对需要构象限制的有价值药物分子的直接获取。
该研究开发了高效、高选择性的合成方法，这对于药物化学和自然产物合成具有重要意义，因为它不仅提供了一种合成复杂环丁烷骨架的新策略，还有助于加速新药开发和现有药物的改良。应用前景广阔，尤其是在制药行业中，该方法可以用于开发新型药物分子，改善药物的生物活性和选择性，以及提高药物的稳定性和生物利用度。
Gu, XW., Zhao, YH. & Wu, XF. Ligand-controlled regiodivergent aminocarbonylation of cyclobutanols toward 1, 1- and 1, 2-substituted cyclobutanecarboxamides. Nat. Commun. 15, 9412 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53571-0.
👉 点击阅读原文加我，探索更多优惠💖
