物质学院李智课题组在苯醌类化合物合成方法研究方面取得突破
文章来源:物质科学与技术学院/科技发展处
发布日期:2017-06-09
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近日,我校物质学院助理教授李智课题组在苯醌类化合物的合成方法研究方面取得突破,报道了Lewis酸催化的醌类化合物的氧化还原链式烯丙基化和苄基化反应。近日,该项研究成果以“Catalytic Electrophilic Alkylation of p-Quinones via a Redox Chain Reaction”为题,在国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》(《德国应用化学》)上在线发表。论文第一作者作者为物质学院研究生徐小龙,通讯作者为李智,上科大为第一完成单位。

苯醌类化合物具有独特的结构功能特点,广泛存在于自然界中并发挥重要作用,比如说,含有醌官能团的辅酶Q10、维生素K等化合物是呼吸作用、光合作用等生化过程中的电子转移载体。艾迪苯醌、赛曲司特等多种药物也均为苯醌衍生物,其中艾迪苯醌具有抗阿尔兹海默症和调节脑功能的独特药效,赛曲司特是一种抗哮喘药物。因此,高效、廉价、绿色的醌类化合物合成路线具有十分重要的科学价值和产业应用前景。

经典的合成醌类化合物的方法,一般采用苯酚、芳基醚等官能化再氧化的方式,要使用较多的催化剂、保护基团试剂和氧化剂。与之不同的是,本研究采用低催化量的强路易斯酸Hf(OTf)4为催化剂,将简单的醌类化合物和廉价的烯丙基酯、苄基酯类化合物在室温下温和地转化为具有潜在应用价值的烯丙基化和苄基化醌类化合物,是一种高效快捷制备烷基化醌类化合物的合成方法。

有意思的是,该方法的机理并不多见于文献之中。醌类化合物和烯丙基酯、苄基酯都是良好的亲电试剂,二者之间的偶联反应并不符合一般有机反应亲电试剂与亲核试剂结合的规律。研究者们经过反复推敲和验证,提出该反应是通过氧化还原链式反应机理实现的(如图)。课题组利用动力学实验、对照实验等方式初步验证了该机理,并发现催化量的Hantzsch ester试剂可作为通用的链式反应引发剂,在广泛的醌类、酯类原料之间的反应中可以取得良好的引发效果。

本研究开发了合成醌类化合物的新方法、新理念,初步进行了反应机理研究,还制备了许多用其他方法不易合成的新化合物。这些化合物的性质也将是课题组后续研究的目标。该项目得到了上科大科研启动基金、“千人计划”青年项目启动基金和国家自然科学基金面上项目的支持。

论文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/resolve/doi?DOI=10.1002%2Fanie.201702885

(a) 氧化还原链式反应 (b) 链式反应引发 (c) 链式反应增长机理