苏州大学李杰团队: 立体选择性+结构多样性高效合成重要有机骨架

学术   科学   2024-10-17 10:05   英国  

研究背景

相对于芳香环骨架,饱和、稠合含 N-杂环骨架由于其具有独特的立体空间取向和结构新颖性近年来在药物化学领域备受关注。例如,多种富 Csp³ 的含氮杂环骨架作为母核结构已经广泛应用于上市药物分子、先导化合物等具有不同生物学活性的化学实体的开发。除此之外,还可以作为有机小分子催化剂在合成化学领域也有着广泛的应用。
有机合成化学家们在过去数十年发展了多种合成方法构建此类含氮杂环化合物,但是在立体选择性和化学选择性控制、以及结构多样性和合成的普适性方面仍然存在着局限性。
  • Figure 1. 富 Csp3-N-杂环骨架构建的现状及局限性

研究内容

近日,苏州大学李杰教授带领研究团队采用“抗衡阴离子效应”与“构象限制”策略实现了富 Csp³-N-杂(螺)环的发散式合成。该成果以“Cobalt-catalyzed conformationally restricted alkylarylation enables divergent access to Csp³-rich N-heterocycles”为题,发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。



该工作以固体特戊酸芳基锌试剂为亲核试剂,基于构象限制策略实现了钴催化下富 Csp³-N-杂(螺)环化合物(> 70 例,dr > 20:1)的立体选择性和发散性合成,包括但不限于各种新颖的 [5,5]-、[5,6]-、[5,7]-、[5,12]-双环、三环和四环 N-杂(螺)环吡咯烷酮类化合物。该反应体系简单温和、无需配体参与、并且具有以优良的官能团兼容性和底物普适性。值得注意的是,特戊酸芳基锌试剂是高效实现该转化的成功关键,为富 Csp³-N-杂(螺)环结构的立体选择性和结构多样性合成提供了一种高效合成方法。


  • Figure 2. 富Csp3-N-杂(螺)环结构的立体选择性和结构多样性合成

苏州大学硕士研究生陈开鑫林杰为论文共同第一作者,李杰教授雷爱文教授易红教授为通讯作者,特别感谢武汉大学雷爱文教授易红教授对机理研究的深刻指导。苏州大学为第一通讯单位,该研究得到了国家自然科学优秀青年基金、江苏省杰出青年基金以及江苏省“特聘教授”计划的经费支持。

论文信息

  • Cobalt-catalyzed conformationally restricted alkylarylation enables divergent access to Csp3-rich N-heterocycles
    Kaixin Chen,‡ Jie Lin,‡ Jing Jing, Junda Wang, Jiayu Hu, Hong Yi,* Aiwen Lei,* and Jie Li*
    Chem. Sci., 2024, 15, 16250-16258
    https://doi.org
    /10.1039/D4SC04056B

作者简介

陈开鑫 硕士研究生
苏州大学

本文第一作者,苏州大学硕士研究生,导师李杰教授,主要研究方向为基于新试剂发展新型偶联反应。







林杰 硕士研究生
苏州大学

本文第一作者,苏州大学硕士研究生,导师李杰教授,主要研究方向为基于新试剂发展新型偶联反应。







李杰 教授
苏州大学

本文通讯作者,李杰,苏州大学材料与化学化工学部教授。2015 年于德国哥廷根大学取得博士学位,2017 年至 2019 年在德国慕尼黑大学化学院从事博士后研究工作,2020 年 1 月起就职于苏州大学。研究领域包括 1. 设计、制备新型金属有机试剂;2. 基于新试剂发展新型偶联反应。

苏州大学李杰课题组长期招聘合成化学金属有机化学等相关领域的博士后、科研助理,以及硕士和博士研究生,欢迎感兴趣同学随时联系。








雷爱文 教授
武汉大学

本文通讯作者,武汉大学化学与分子科学学院教授,博士生导师;国务院政府特殊津贴专家(2020),第四届 Yoshida Prize(吉田奖,2019),国家“万人计划”科技创新领军人才(2017),国家中青年科技创新领军人才(2015),英国皇家化学学会会士(2015),长江学者特聘教授(2014),国家杰出青年科学基金(2010),教育部高等学校科学研究优秀成果(科学技术)一等奖(2017,第一完成人),湖北省自然科学一等奖(2012,第一完成人)。担任(曾任)中国化学会催化委员会均相催化专业委员会副主任委员、中国化学会有机化学学科委员会委员,中国化学会物理有机化学专业委员会委员,Chemical ReviewsChemACS Catalysis 顾问编委、Chemistry-An Asian JournalChinese Chemical Letters 编委,ChemSusChem 国际顾问编委。







易红 研究员
武汉大学
本文通讯作者,武汉大学高等研究院特聘研究员,博士生导师。2008.09-2012.06 在武汉大学化学分子科学学院化学基地班学习;2017.6 博士毕业于武汉大学化学与分子科学学院,师从雷爱文教授;2017.9-2019.11 作为洪堡学者博士后在德国柏林工业大学进行研究,合作导师 Martin Oestreich 教授;2020.01-2021.11 作为 JSPS 研究员在名古屋大学工作,合作导师 Cathleen M. Crudden 教 授。主要研究方向为化学理论与机制,通过建立和发展新的化学理论和实验方法,为化学反应精准调控、新化学反应的理性设计提供实验依据和理论基础。

期刊介绍

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rsc.li/chemical-science

Chem. Sci.

2-年影响因子*7.6
5-年影响因子*8.0
JCR 分区*Q1 化学-综合
CiteScore 分14.4
中位一审周期33 


Chemical Science 是涵盖化学科学各领域的跨学科综合性期刊,也是英国皇家化学会的旗舰期刊。所发表的论文不仅要在相应的领域内具有重大意义,而且还应能引起化学科学其它领域的读者的广泛兴趣。所发表的论文应包含重大进展、概念上的创新与进步或者是对领域发展的真知灼见。发文范围包括但不限于有机化学、无机化学、物理化学、材料科学、纳米科学、催化、化学生物学、分析化学、超分子化学、理论化学、计算化学、绿色化学、能源与环境化学等。作为一本钻石开放获取的期刊,读者可以免费获取所发表论文的全文,同时从该刊的论文版面费由英国皇家化学会承担,论文作者无需付费。

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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)

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