近日，大連化物所張濤院士團(tuán)隊(duì)李昌志研究員等人與北京化工大學(xué)雷鳴教授課題組合作，發(fā)展了一種無(wú)過(guò)渡金屬催化解聚酚型β-O-4木質(zhì)素模型化合物定向制備嘧啶衍生物的新策略，為木質(zhì)素高值化轉(zhuǎn)化制備含氮雜環(huán)醫(yī)藥中間體開(kāi)辟了新路徑。通過(guò)氮原子參與解聚木質(zhì)素來(lái)獲得高附加值含氮芳香化學(xué)品，是木質(zhì)素高值化轉(zhuǎn)化的新方向?，F(xiàn)階段，大多數(shù)N參與木質(zhì)素轉(zhuǎn)化策略僅僅局限于解聚單體的反應(yīng)。對(duì)于木質(zhì)素β-O-4的主要結(jié)構(gòu)片段，往往需要先氧化預(yù)處理，再進(jìn)行胺化反應(yīng)，以此生成相應(yīng)環(huán)己胺和芳香胺類化學(xué)品。因涉及C-O/C-C鍵斷裂、C-N鍵精準(zhǔn)構(gòu)筑，以及多步反應(yīng)高度耦合等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)該化學(xué)品直接轉(zhuǎn)化為含氮芳香雜環(huán)化合物具有挑戰(zhàn)。本工作在有機(jī)胺的參與下，發(fā)展了一鍋法解聚β-O-4木質(zhì)素模型化合物定向制備嘧啶衍生物的新策略，并成功合成了抗腫瘤藥物海洋生物堿Meridianin的類似物。與已經(jīng)報(bào)道的有機(jī)合成路線相比，該策略原料廉價(jià)可再生、步驟簡(jiǎn)單，整體效率和原子經(jīng)濟(jì)性大幅提高。研究人員以β-O-4模型化合物、苯甲脒和芐醇為底物，利用NaOH促進(jìn)了一鍋多組分串聯(lián)耦合反應(yīng)，以此實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素基嘧啶衍生物的定向制備，建立了從不同β-O-4片段直接轉(zhuǎn)化為生物基嘧啶衍生物的普適方法；通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算相結(jié)合，團(tuán)隊(duì)闡明了木質(zhì)素C-O鍵斷裂與C-N鍵生成的最優(yōu)反應(yīng)路徑，證明苯乙酮類化合物為脫氫步驟的主要?dú)涫荏w。該體系特色鮮明，是首例將木質(zhì)素主要結(jié)構(gòu)片段定向轉(zhuǎn)化為嘧啶衍生物反應(yīng)體系；無(wú)需外加氫源或氧源，一鍋串聯(lián)耦合反應(yīng)操作簡(jiǎn)便，原子經(jīng)濟(jì)性高；基于該反應(yīng)體系，研究人員成功合成了天然生物堿Meridianin衍生物，證明了其在藥物合成中的應(yīng)用潛力。上述研究成果以“Transition-metal-free Synthesis of Pyrimidines from Lignin β-O-4 Segments via a One-pot Multi-component Reaction”為題，于近日發(fā)表在《自然-通訊》上。該工作的共同第一作者是該所1502組張波副研究員、郭騰龍博士和北京化工大學(xué)碩士生李哲偉。上述工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、皇家化學(xué)會(huì)國(guó)際合作項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。（文/圖 張波）https://doi.org/10.1038/s41467-022-30815-5
