顆粒在線訊：近日，中國科學(xué)院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所催化與新材料研究中心研究員張濤，研究員李昌志團隊與北京化工大學(xué)教授雷鳴合作，發(fā)展了直接催化解聚木質(zhì)素β-O-4模型化合物定向制備喹啉衍生物的新策略。

　　雜原子參與的木質(zhì)素解聚對于拓寬生物煉制領(lǐng)域，滿足高值化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化需求等具有重要意義。喹啉類含氮雜環(huán)化合物被廣泛用作生物活性藥物、染料和功能材料的合成。以木質(zhì)素或β-O-4片段為原料，直接轉(zhuǎn)化合成喹啉衍生物，因涉及C-O/C-C鍵斷裂、C-N鍵精準構(gòu)筑，以及多步反應(yīng)高度耦合等挑戰(zhàn)，尚未有文獻報道。

　　該工作中，研究團隊以木質(zhì)素主要結(jié)構(gòu)片段β-O-4模型化合物為原料，在NaOH介導(dǎo)下，通過與鄰氨基苯甲醇發(fā)生多步串聯(lián)反應(yīng)高效合成了喹啉類化合物。該反應(yīng)體現(xiàn)了靈活的底物普適性，含不同官能團的β-O-4模型分子，以及鄰氨基苯甲醇底物都可高效轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物。在此基礎(chǔ)上，團隊利用β-O-4聚合物模擬木質(zhì)素結(jié)構(gòu)，通過三步反應(yīng)獲得56%收率的喹啉類化合物；通過控制實驗與DFT計算相結(jié)合確定了多步串聯(lián)反應(yīng)的優(yōu)勢路徑。利用該策略，團隊還從β-O-4模型化合物出發(fā)，合成了藥物分子生物堿蕓香寧堿（graveolinine）類似物。該化合物通常從蕓香科植物中提取分離得到，具有廣泛的生理活性，能夠抑制體外腫瘤細胞的增值、解除平滑肌痊攣、具有抗炎癥作用及抗組織胺作用等。

　　與已經(jīng)報道的有機合成路線制備喹啉衍生物相比，該策略原料廉價可再生、步驟簡單、整體效率和原子經(jīng)濟性高，為木質(zhì)素基含氮藥物中間體的合成提供了新思路。

　　該團隊前期發(fā)展了系列催化解聚策略，實現(xiàn)了木質(zhì)素定向轉(zhuǎn)化為酚類、芳香酮、芳烴、航煤段多環(huán)烷烴、芐胺、嘧啶衍生物等能源化學(xué)品（Nat. Commun.，2022；Appl. Catal. B: Environ.，2022；ACS Catal.，2022；ACS Catal.，2022；Angew. Chem. In. Ed.，2021；ACS Energy Lett.，2020；ACS Catal.，2019；Green. Chem.，2019；Angew. Chem. Int. Ed.，2018；Chem. Sci.，2018）。

　　相關(guān)研究成果以Transition-Metal-Free Synthesis of Functionalized Quinolines by Direct Conversion of β-O-4 Linkages為題于近日發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金項目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、大連市重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊支持計劃項目（生物煉制創(chuàng)新團隊）等項目的資助。

大連化物所等實現(xiàn)木質(zhì)素基喹啉衍生物的定向制備