Nat. Chem.：骨架编辑，从吡啶到苯！

一、【科学背景】

骨架编辑是一种简单的合成策略，用于复杂分子核心环结构中原子的精确取代或重排。通常情况下，分子骨架中原子的改变会对其性能（如：氢键、极性、代谢稳定性、靶点特异性、溶解度等）产生巨大影响。因此，在分子骨架中插入、删除或替换一个或多个原子的骨架编辑方法的开发，可以加速药物的发现。吡啶环是药物和材料中无处不在的结构核心。它的反应活性以及选择性化学修饰主要依赖于π系统的固有缺电子属性和氮原子的σ供电子能力。然而，目前这些强大、高效的骨架编辑策略只适用于杂芳烃核心结构修饰，无法用于吡啶的骨架编辑。基于此，近期德国明斯特大学Armido Studer团队在Nat. Chem.上展示通过从C=N到C=C的原子对交换，直接对吡啶骨架进行编辑。本论文第一作者为武汉大学程强教授。

二、【科学贡献】

研究人员利用吡啶的顺序环化-脱芳基化，然后与亲双烯体化合物[4+2]环加成，随后重芳香化逆环加成在温和条件下将吡啶骨架的C=N转化为C=C。通过这种骨架编辑方法，可以在芳烃部分具有优异区域选择性的特定位置引入对合成有利的官能团，如羧酸盐、膦酸盐、磺酰氟和三氟甲基。

图1  吡啶骨架编辑策略 © 2024 Springer Nature

为了展示所开发的吡啶骨架编辑策略的应用潜力，研究人员将该反应应用于药物和药物衍生物的后期修饰。

图2  骨架编辑策略的应用 © 2024 Springer Nature

三、【创新点】

本研究开发了吡啶的直接骨架编辑，采用一锅顺序脱芳基、环加成和重构逆环化过程，通过从C=N到C=C的原子对交换，以模块化的方式生成苯和萘。

四、【科学启迪】

综上，研究人员开发了一种通用的原子对交换策略。通过一锅顺序脱芳基、环加成和重构逆环化过程对吡啶进行骨架编辑。这些反应是稳健的，在没有任何催化剂的情况下发生，并且对于吡啶和亲二烯组分都显示出广泛的底物范围。取代的苯和萘是以模块化的方式形成，并精确地安装了不同的官能团。该方法的实用性已通过在药物修饰和复杂分子片段偶联中的成功后期应用得到证明。

原文详情：https://www.nature.com/articles/s41557-023-01428-2

本文由大兵哥供稿。