武汉工大宣良明/汪伟/陈芬儿院士团队: 绿色简便, 底物范围广的喹喔啉类衍生物合成

研究背景

喹喔啉-2(1H)-酮是一类重要的有机化合物，在有机合成和药物化学中有及其重要的作用，研究发现许多含有喹喔啉-2(1H)-酮骨架的化合物具有抗癌、抗菌、抗糖尿病和抗病毒活性。

此外，喹喔啉-2(1H)-酮也是合成各种 N-杂环化合物的基本结构单元，科研工作者们通过对其 C(3)位的 C(sp²)–H 官能团化得到了一系列芳基化，烷基化，烷氧基化，氟烷基化，酰基化，胺化，酰胺化的喹喔啉-2(1H)-酮衍生物。

基于这些方法所合成的含有酰胺官能团的喹喔啉-2(1H)-酮骨架具有独特的生物活性和药理作用，含有这类骨架的药物能起到平喘、抗肿瘤、抗炎、抗血栓、抗菌等作用。因此，通过有效的合成方法将喹喔啉-2(1H)-酮和酰胺官能团组合成复杂化合物具有重大意义。

然而，目前所开发的合成方法通常需要加入金属催化剂、光催化剂或强氧化剂，复杂的催化体系一定程度上限制了其应用范围。

论文详情

基于以上背景，武汉工程大学药物研究院宣良明、汪伟、陈芬儿院士团队利用 N-氟代酰胺和喹喔啉-2(1H)-酮为原料，添加适量碱，在紫外可见光照射下，成功实现了 N-氟代酰胺远端 C(sp³)–H 的杂芳香化，合成了一系列喹喔啉类衍生物。

该反应体系避免使用昂贵的光催化剂和难以纯化的氧化剂，利用反应底物喹喔啉-2(1H)-酮或生成的喹喔啉类衍生物作光敏剂，在碱促进下实现了光氧化还原循环过程。

正是基于该反应体系简单，底物适用范围广的特点，汪伟、陈芬儿院士团队还成功将该技术申请了专利保护，希望该技术能在合成和医药领域得到广泛应用。

该成果以 “Remote C(sp³)–H heteroarylation of N-fluorocarboxamides with quinoxalin-2(1H)-ones under visible-light-induced photocatalyst-free conditions” (《可见光促进 N-氟代酰胺与喹喔啉的远端 C(sp³)–H 杂芳香化反应》)为题，发表在英国皇家化学会期刊 Green Chemistry 上，并入选为期刊封面文章 (Front cover)，同时入选了 2022 年度热点论文。

研究亮点

亮点 1：
该光催化反应能在无光敏剂、无金属催化剂、无氧化剂条件下进行。 

亮点 2：
该反应不仅适用于苄基 C(sp³)–H 键的杂芳香化，也适用无明显差异的远端 C(sp³)–H 键，各种类型（1°、2° 和 3°) 的 δ-C(sp³)–H 都能通过 1,5-HAT 过程活化。 

亮点 3：
该反应具有广泛的底物范围、良好的官能团耐受性以及优异的化学选择性和区域选择性，能高效合成一系列酰胺官能团化的喹喔啉-2(1H)-酮衍生物。

论文信息

Remote C(sp³)–H heteroarylation of N-fluorocarboxamides with quinoxalin-2(1H)-ones under visible-light-induced photocatalyst-free conditions

Liangming Xuan, Ruyang Du, Panpan Lei, Wei Zhao, Lixiang Tan, Chuanzhi Ni, Haifeng Wang, Qiongjiao Yan, Wei Wang* (汪伟，武汉工程大学) and Fener Chen* (陈芬儿，复旦大学)

Green. Chem., 2022, 24, 9475-9481
https://doi.org/10.1039/D2GC02874C

主要作者简介

宣良明

武汉工程大学

宣良明，就读于武汉工程大学药物研究院，博士研究生，主要从事药物合成和光催化。

汪伟 副教授

武汉工程大学

汪伟，武汉工程大学副教授, 理学博士, 2015 年四川大学博士研究生毕业, 曾在四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室从事博士后工作，也曾在西华师范大学从事教学科研工作，2020 年 12 月起就职于武汉工程大学药物研究院陈芬儿院士团队，从事有机合成新反应新方法及其在药物合成中的应用研究，侧重于可见光催化和药物不对称合成领域，以第一作者或通讯作者在国际一流期刊 Green Chem., Chem. Sci., Green Synth. Catal., Chin. Chem. Lett. Org. Lett., Chem. Commun., Adv. Synth. Catal., Catal. Sci. Technol., J. Org. Chem. 上发表论文近 20 篇，申报和授权专利多项；作为项目负责人已主持国家自然科学青年基金，四川省科技厅面上项目，湖北省教育厅科研计划项目和四川省重点实验室开放项目各一项。

陈芬儿 院士

复旦大学

中国工程院院士，复旦大学教授、博士生导师，兼任上海市药学会药物化学专委会主任委员，《Green Synthesis ＆ Catalysis》《Pharmaceutical Fronts》期刊主编，《Chinese Chemical Letters》《中国药学（英文版）》《中国药物化学杂志》期刊副主编。长期从事合成药物化学和制药工程研究。以第一完成人获国家技术发明二等奖 1 项、国家科学技术进步二等奖 1 项，省部级科技进步奖一等奖 3 项、中国专利金奖1项。在《Chemical Reviews》《Angewandte Chemie》《Medicinal Research Reviews》等期刊发表学术论文 300 余篇，已申请中国、美国、欧盟等国家和地区发明专利 200 余项，获中外授权专利 101 项，主编和参与学术著作 8 部。获得何梁何利科学与技术进步奖、全国优秀科技工作者、上海市十大科技精英、全国化工先进工作者等多项奖励与荣誉。

相关期刊

rsc.li/greenchem

Green Chem.

2-年影响因子*	11.034分
5-年影响因子*	10.794分
最高 JCR 分区*	Q1 绿色可持续科技
CiteScore 分†	15.1分
中位一审周期‡	30 天

Green Chemistry 专注于绿色化学和可持续性替代技术的最前沿，报道的跨学科研究工作致力于构建对生物和环境友好的技术基础，以期减少化学生产对环境的影响。该刊发表的原创性研究成果代表了绿色化学研究领域的重大进展，具有广泛的吸引力。该刊的论文必须将所报道的新方法与现有方法进行比较，并证明新方法具有的优势，特别是在减少或消除对环境的不良影响方面。

Chair

• Javier Pérez-Ramírez
  🇨🇭 苏黎世理工学院

Associate editors

Aiwen Lei (雷爱文) 🇨🇳 武汉大学

Elsje Alessandra Quadrelli 🇫🇷 法国国家科学研究中心／里昂高等化学物理电子学院

Editorial board members

Francois Jérôme 🇫🇷 普瓦捷大学 Laurel Schafer 🇨🇦 不列颠哥伦比亚大学 Helen Sneddon 🇬🇧 葛兰素史克公司

Keiichi Tomishige 🇯🇵 东北大学 Rajender Varma 🇺🇸 美国环境保护署 Tao Zhang (张涛) 🇨🇳 中科院大连化物所

* 2021 Journal Citation Reports (Clarivate, 2022)
^† CiteScore 2021 by Elsevier
^‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件

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