Nat. Chem.：骨架編輯，從吡啶到苯！

一、【科學背景】

骨架編輯是一種簡單的合成策略，用于復雜分子核心環結構中原子的精確取代或重排。通常情況下，分子骨架中原子的改變會對其性能（如：氫鍵、極性、代謝穩定性、靶點特異性、溶解度等）產生巨大影響。因此，在分子骨架中插入、刪除或替換一個或多個原子的骨架編輯方法的開發，可以加速藥物的發現。吡啶環是藥物和材料中無處不在的結構核心。它的反應活性以及選擇性化學修飾主要依賴于π系統的固有缺電子屬性和氮原子的σ供電子能力。然而，目前這些強大、高效的骨架編輯策略只適用于雜芳烴核心結構修飾，無法用于吡啶的骨架編輯。基于此，近期德國明斯特大學Armido Studer團隊在Nat. Chem.上展示通過從C=N到C=C的原子對交換，直接對吡啶骨架進行編輯。本論文第一作者為武漢大學程強教授。

二、【科學貢獻】

研究人員利用吡啶的順序環化-脫芳基化，然后與親雙烯體化合物[4+2]環加成，隨后重芳香化逆環加成在溫和條件下將吡啶骨架的C=N轉化為C=C。通過這種骨架編輯方法，可以在芳烴部分具有優異區域選擇性的特定位置引入對合成有利的官能團，如羧酸鹽、膦酸鹽、磺酰氟和三氟甲基。

圖1 ?吡啶骨架編輯策略 ? 2024 Springer Nature

為了展示所開發的吡啶骨架編輯策略的應用潛力，研究人員將該反應應用于藥物和藥物衍生物的后期修飾。

圖2 ?骨架編輯策略的應用 ? 2024 Springer Nature

三、【創新點】

本研究開發了吡啶的直接骨架編輯，采用一鍋順序脫芳基、環加成和重構逆環化過程，通過從C=N到C=C的原子對交換，以模塊化的方式生成苯和萘。

四、【科學啟迪】

綜上，研究人員開發了一種通用的原子對交換策略。通過一鍋順序脫芳基、環加成和重構逆環化過程對吡啶進行骨架編輯。這些反應是穩健的，在沒有任何催化劑的情況下發生，并且對于吡啶和親二烯組分都顯示出廣泛的底物范圍。取代的苯和萘是以模塊化的方式形成，并精確地安裝了不同的官能團。該方法的實用性已通過在藥物修飾和復雜分子片段偶聯中的成功后期應用得到證明。

原文詳情：https://www.nature.com/articles/s41557-023-01428-2

本文由大兵哥供稿。