【有机】五邑大学陈修文课题组Org. Lett. ：纳米钴催化喹啉盐的去芳构化官能化

导语

四氢喹啉（THQ）骨架结构是许多天然产物和药物的关键组成部分。其中，在C2位具有取代基的N-烷基-四氢喹啉（ATHQ）结构构成了一类重要的生物活性化合物，已报道的许多活性类似物包括天然产物，如cuspareine、加利平、angustureine、病毒霉素、雌激素受体调节剂和胆固醇酯转移蛋白抑制剂。因此，开发一种高效合成2-取代四氢喹啉的方法非常重要。近日，五邑大学陈修文副教授课题组开发了一种氮掺杂碳负载纳米钴催化剂，并成功应用于喹啉盐和四氢喹啉化合物的去芳构化官能化。相关成果在线发表于Org. Lett.（DOI：10.1021/acs.orglett.2c02057）。

前沿科研成果

纳米钴催化喹啉盐的去芳构化官能化

由于C2位具有取代基的N-烷基-四氢喹啉（ATHQ）具有的生物活性，一些实用且方便的方法已被用于构建 2-取代的N-烷基-四氢喹啉分子。对活化的N-烷基含氮芳烃的亲核加成是氮杂环功能化最重要和通用的策略之一。然而，在喹啉盐的C2位引入四氢喹啉官能团很具有挑战性。此外，将氮杂芳烃脱芳构化技术是合成四氢喹啉的一种有效且直接的方法。本文描述了一种新的氮掺杂碳负载纳米钴催化剂，并研究了其在喹啉盐和四氢喹啉的脱芳构化官能化反应中的应用（图1）。在这个过程中，喹啉盐充当氢受体，而四氢喹啉（THQ）同时充当氢供体（HD）和亲核试剂。

图1. 喹啉盐和四氢喹啉的去芳构化官能化（来源：Org. Lett.）

作者首先以喹啉盐和2-甲基四氢喹啉作为反应原料对反应条件进行了优化，反应在最优条件下以74%的收率得到目标产物2-取代的N-烷基-四氢喹啉。在最佳反应条件下，对底物的适应范围进行了考察。如图3所示，各种取代的喹啉盐与四氢喹啉反应良好，以良好的收率得到相应的产物3a-3p。幸运的是，作者将底物扩展到1,8-萘啶盐，以良好的产率得到了氢转移偶联产物（3q）。值得注意的是，所得产物具有两个立体中心，在分离过程中只能获得非对映异构体的混合物。根据HPLC分析，它们的d.r值为1:1。

图2. 喹啉盐底物适用范围研究（来源：Org. Lett.）

随后作者对其底物进行了拓展，氢转移偶联反应均以较高产率生成了所需的产物。这些结果表明，四氢喹啉骨架上的取代基显著影响了预期产物的形成。特别是C7位取代基的空间位阻对偶联的影响最为显着，导致反应产率大大降低。此外，二氢吲哚也可以作为氢供体（HD）和亲核试剂与喹啉盐反应，以较低产率生成目标产物。

图3. 底物拓展（来源：Org. Lett.）

作者提出了可能的反应机理（图4）。首先THQ 2b（0.5 eq.）在钴催化下脱氢以形成活性[MH₂]物质和喹啉。接着以类似于Friedel-Crafts型反应方式，喹啉盐1a通过富电子THQ（从2b到2b-1）的共轭加成被捕获，得到耦合加成产物4a'。最后4a'在金属氢[MH₂]存在下进一步氢化，得到还原产物4a。

图4. 可能的反应机理（来源：Org. Lett.）

总结：作者通过使用氮掺杂的纳米钴催化剂开发了喹啉盐与THQ的去芳构化偶联。采用去芳构化策略将THQ的C6位与各种喹啉盐的α位选择性偶联，生成新的2-取代的N-烷基-四氢喹啉。启动反应的一个关键策略是使用THQ作为惰性HD。这种用于氢转移偶联反应的创新方案使用可重复使用的廉价催化剂，以环保的方式表现出优异的化学选择性。
五邑大学硕士研究生徐盛挺为本文的第一作者，陈修文、朱忠智、谢锋老师为本文的通讯作者。该论文第一单位为五邑大学生物科技与大健康学院。该工作得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金的资助。

论文信息： Nitrogen-doped carbon supported nanocobalt catalyst for hydro-gen-transfer dearomative coupling of quinolinium salts and tetra-hydroquinolinesShengting Xu, Zechun Cai, Chuyi Liao, Jianyi Shi, Tingting Wen, Feng Xie, Zhongzhi Zhu, Xiuwen Chenhttps://doi.org/10.1021/acs.orglett.2c02057

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陈修文副教授及课题组简介

课题组成员合影（上图）

陈修文，副教授，硕士生导师，广东省百名博士博士后创新人物，江门市优秀科技工作者。课题组主要从事新型氮杂环的绿色合成及生物活性评价、绿色有机合成及产业化的研究。在氮杂环的合成领域以第一或通讯作者发表22篇SCI论文，其中二区以上论文16篇，包括1篇Angew. Chem. Int. Ed.，5篇Org. Lett.，2篇Chem. Commun.，1篇Chinese Chem. Lett.和1篇J. Catal.，第一发明人授权发明专利7项，PCT国际申请4项，科技成果鉴定1项，专利技术成果转化2项。

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