贵州大学/深圳大学合作OL：氮杂卡宾催化下季碳手性中心的构建与螺环吡喃骈吡唑衍生物的农药活性研究

吡喃和吡唑片段广泛存在于医药、农药以及天然产物等重要生物活性分子（图1a）。其中，吡喃骈[2,3-c]吡唑类结构在研究中表现出多种优异生物活性(图1b)。近日，贵州大学金智超与深圳大学黄轩合作，共同报道了氮杂卡宾（NHC）催化下，含有季碳手性中心的螺环吡喃骈[2,3-c]吡唑衍生物的不对称合成方法（Org. Lett. 2022, DOI: 10.1021/acs.orglett.2c02211）。

图1. 含有吡唑和吡喃骨架的活性分子和天然产物（来源：Organic Letters）

作者利用α-氯代醛为起始底物，在手性NHC催化条件下，与吲哚吡唑啉酮类化合物发生不对称[4+2]环加成反应，从而得到手性螺环吡喃骈[2,3-c]吡唑产物。通过对反应条件的优化，最终可以优异的收率和对映选择性得到相应产物。该方法使用的底物简单易得且反应可以放大至2.0 mmol规模（图2）。

图2. NHC催化下高效、立体选择性合成手性螺环吡喃骈[2,3-c]吡唑衍生物（来源：Organic Letters）

随后，作者对反应的实用性进行了研究。手性螺环产物3a可以通过简单的还原、水解及氧化反应，以较高收率和立体选择性获得多种功能分子（图3，化合物4 ~ 6）。作者将所有制备得到的手性产物及其衍生物进行了抗柑橘溃疡病菌（Xac）离体活性测试，结果显示有10种手性产物的抗菌活性优于商品农药杀菌剂“噻菌铜”（表1）。

图3. 手性产物的合成应用转化（来源：Organic Letters）

表1.手性产物的农药杀菌活性

^aAll data were average data of three replicates. ^bTC = thiodiazole-copper, which was used as the positive control.（来源：Organic Letters）

总结：

作者利用氮杂环卡宾（NHC）催化方法，发展了α-氯代醛与吲哚吡唑啉酮类底物间的不对称[4+2]环加成反应，制备了一系列具有季碳手性中心的高光学纯螺环吡喃骈[2,3-c]吡唑衍生物，并对产物的农药杀菌活性进行了初步探索。在接下来的工作中，作者将持续依托贵州大学绿色农药与农业生物工程国家重点实验室培育基地和教育部重点实验室高水平科研平台，深入探索这类手性螺环分子在绿色新农药创制中的应用，以期发现新型高效农药先导结构。

此工作由贵州大学金智超教授和深圳大学黄轩研究员共同指导。贵州大学绿色农药与农业生物工程教育部重点实验室、国家重点实验室培育基地博士生杨小群为论文第一作者。

论文信息：

作者：Xiaoqun Yang、Jun Sun、Xuan Huang* and Zhichao Jin.*  

标题：Asymmetric Synthesis of Structurally Sophisticated Spirocyclic Pyrano[2,3-c]pyrazole Derivatives Bearing a Chiral Quaternary Carbon Center. 

期刊：Org. Lett. 2022

DOI：10.1021/acs.orglett.2c02211

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