Nya vägar för syntes av kvävehaltiga heterocykler som använder cercosporin som en metallfri fotokatalyst utvecklades.
Intresset för kvävehaltiga heterocykler har ökat snabbt i det syntetiska samhället eftersom de är viktiga motiv för nya läkemedel. Traditionellt var de syntetiseras genom termiska cycloaddition reaktioner, medan idag, fotokatalys föredras på grund av de milda och effektiva förhållanden. Med detta fokus är en ny fotokatalytisk metod för syntes av kvävehaltiga heterocykler mycket önskvärt. Här rapporterar vi ett protokoll för biosyntesen av cercosporin, som kan fungera som en metall-fri photocatalyst. Vi illustrerar sedan cercosporin-photocatalyzed protokoll för syntes av kväve-innehållande heterocycles 1,2,3-tiodiazoler genom annulation av azoalkenes med KSCN och syntes av 1,4,5,6-tetrahydropyridazines [4+2] genom cyclodimerization av azoalkenes under milda förhållanden, respektive. Som ett resultat finns det en ny bro mellan den mikrobiella jäsningsmetoden och organisk syntes på ett milt, kostnadseffektivt, miljövänligt och hållbart sätt.
Kvävehaltiga heterocykler har dragit stor uppmärksamhet eftersom de inte bara är viktiga skelett för ett brett spektrum av naturliga produkter med bioverksamhet, men också syntetiska prekursorer för agrokemikalier och läkemedelsmolekyler1,2. Bland de olika N-heterocykler, 1,2,3-tiodiazoler3,,4 och 1,4,5,6-tetrahydropyridazines5,6 är de viktigaste molekylerna, som används som mångsidiga intermediärer i den syntetiska kemin (Figur 1). N Eftersom modifiering av deras funktionella grupper alltid inducerar särskiljande farmakologiska aktiviteter, har omfattande ansträngningar ägnats åt att utveckla effektiva strategier för syntes av kvävehaltiga heterocykler och de var mestadels syntetiseras genom termisk cycloaddition reaktioner7,8,9,10. Numera, för att uppfylla kraven på hållbar utveckling och grön kemi, har fotokatalys utövat stor betydelse och fördelar11,12,13,14, som omfattar effektivitet15,,16,1717,18,19 och undvikande av stökiometriska reagenser föraktivering 20,,21. De kraftfulla och mångsidiga intermediärerna med fyra enheter, azoalkener (1,2-diaza-1,3-dienes)22,23,24,25,26,27,28,29, har använts som prekursorer i metallbaserade Ru(bpy)3Cl2-fotokatalyserade reaktioner med hög verkningsgrad för annlering av halogenohydrazin och ketokarbonyler30. Dessutom användes det också i det metallfria Eosin Y-fotokatalyserat systemet, men ger den önskade produkten i endast 7% avkastning. Eftersom metallfria fotokatalyster visar stor fördel jämfört med övergången metall-baserade photocatalysts, när det gäller miljöfaktorn samt billigare priser18,19, är det mycket viktigt att utveckla nya metallfria fotokatalytiska system för syntes av N-heterocykler. N
Cercosporin31,32,33,34,35, hypocrellin36,,37,38,39,,40, elsokomor41 och phleichrome42,43 (figur 2) tillhör perylenequinonoid pigment (PQPs) i naturen och produceras av endofytiska svampar, som har undersökts i stor utsträckning när det gäller deras fotofysiska och fotobiologiska egenskaper, och tillämpas i fotodynamisk terapi och fotofysisk diagnos, på grund av deras starka absorption i UV-vis-regionen och unika egenskaper av fotosensibilisering36,44,45,46,47. Vid bestrålning kan dessa PQPs uppmanas att upphetsad tillstånd och sedan generera aktiva arter genom energiöverföring (EnT) och elektronöverföring (ET)35,38,44,48,49,50,485151,52,53,54. Således föreställde vi oss att dessa naturliga PQPs kan användas som “metall-fri” photocatalysts att driva organiska reaktioner, som sällan har undersökts55,56,57,58,59.
Häri rapporterar vi protokollet för biosyntesen av cercosporin från vätskejäsning och tillämpar det sedan som en metallfri fotokatalyst för [4+1] ansynuleringsreaktion av azoalkener och KSCN, samt [4+2] cyklotimering av azoalkener, som levererar 1,2,3-tiodiazoler och 1,4,5,6- tetrahydropyridazines med hög verkningsgrad under milda förhållanden, respektive (figur 3).
Kvävehaltiga heterocykler är viktiga motiv för många nya läkemedel och syntetiserades traditionellt genom termiska cycloadditionreaktioner. På grund av stort intresse, en ny fotokatalytisk metod för syntes av dessa föreningar är mycket önskvärt. För att dra nytta av de utmärkta fotosensitiseringsegenskaperna hos cercosporin applicerade vi cercosporin som en metallfri fotokatalyst i två kategorier av annulationsreaktioner för att syntetisera kvävehaltiga heterocykler.
Först rap…
The authors have nothing to disclose.
Vi tackar för Kinas nationella viktiga FoU-program (2018YFA0901700), Natural Science Foundation i Jiangsu-provinsen (Grants No. BK20160167), Thousand Talents Plan (Young Professionals), Fundamental Research Funds for the Central Universities (JUSRP51712B), National First-class Discipline Program of Light Industry Technology and Engineering (LITE2018-14) och Postdoctoral Foundation in Jiangsu Province (2018K153C) för finansieringsstödet.
2,4'-Dibromoacetophenone | ENERGY | D0500850050 | |
2'-bromo-4-chloroacetophenone | ENERGY | A0500400050 | |
2-Bromo-4'-fluoroacetophenone | ENERGY | A050037-5g | |
2-Bromoacetophenone | ENERGY | A0500870050 | |
4-Bromobenzhydrazide | ENERGY | B0103390010 | |
4-Chlorobenzhydrazide | ENERGY | D0511130050 | |
4-Fluorobenzhydrazide | ENERGY | B010461-5g | |
5 W blue LED | PHILIPS | 29237328756 | |
Benzoyl hydrazine | ENERGY | D0500610250 | |
CH2Cl2 | SINOPHARM | 80047360 | |
CH3CN | SINOPHARM | S3485101 | |
CH3OH | SINOPHARM | 100141190 | |
Cs2CO3 | ENERGY | E060058-25g | |
Ethyl acetate | SINOPHARM | 40065986 | |
freeze dryer | LABCONCO | 7934074 | |
HPLC | Agilent | 1260 Infinity II | |
KSCN | ENERGY | E0104021000 | |
Na2SO4 | SINOPHARM | 51024461 | |
organic microfiltration membrane | SINOPHARM | 92412511 | |
S-7 medium | Gluose 1g; Fructose 3g; Sucrose 6g; Sodium acetate 1g; Soytone 1g; Phenylalanine 5mg; Sodium benzoate 100mg; 1M KH2P04 buffer ph6.8; Biotin 1mg; Ca(NO3)2 6.5mg; Pyridoxal 1mg; Calcium pantothenate 1mg; Thiamine 1mg; MnCl2 5mg; FeCl3 2mg; Cu(NO3)2 1mg; MgSO4 3.6mg; ZnSO4 2.5mg | ||
Schlenk tub | Synthware | F891910 | |
sephadex LH-20 column | GE | 17009001 | |
shaker | Lab Tools | BSH00847 | |
silica gel | ENERGY | E011242-1kg | |
tBuOK | ENERGY | E0610551000 | |
vacuum bump | Greatwall | SHB-III | |
vacuum evaporator |