Es wurden neue Wege zur Synthese stickstoffhaltiger Heterozyklen entwickelt, die Cercosporin als metallfreien Photokatalysator verwenden.
Das Interesse an stickstoffhaltigen Heterozyklen hat in der synthetischen Gemeinschaft rapide zugenommen, da sie wichtige Motive für neue Medikamente sind. Traditionell wurden sie durch thermische Zykloadditionsreaktionen synthetisiert, während heute die Photokatalyse aufgrund der milden und effizienten Bedingungen bevorzugt wird. Mit diesem Fokus ist eine neue photokatalytische Methode zur Synthese stickstoffhaltiger Heterozyklen sehr erwünscht. Hier berichten wir über ein Protokoll zur Biosynthese von Cercosporin, das als metallfreier Photokatalysator fungieren könnte. Anschließend illustrieren wir Cercosporin-photokatalysierte Protokolle zur Synthese stickstoffhaltiger Heterozyklen 1,2,3-Thiadiazole durch Annulation von Azoalkenen mit KSCN und Synthese von 1,4,5,6-Tetrahydropyridazinen [4+2] durch Cyclodimerisierung von Azoalkenen unter milden Bedingungen. Dadurch gibt es eine neue Brücke zwischen der mikrobiellen Fermentationsmethode und der organischen Synthese auf milde, kostengünstige, umweltfreundliche und nachhaltige Weise.
Stickstoffhaltige Heterozyklen haben viel Aufmerksamkeit erregt, da sie nicht nur wichtige Skelette für eine breite Palette natürlicher Produkte mit Bioaktivitäten sind, sondern auch die synthetischen Vorläufer stoffe für Agrochemikalien und Wirkstoffmoleküle1,2. Unter den verschiedenen N-Heterozyklen sind 1,2,3-Thiadiazole3,4 und 1,4,5,6-Tetrahydropyridazine5,6 die wichtigsten Moleküle, die als vielseitige Zwischenprodukte in der synthetischen Chemie eingesetzt werden (Abbildung 1). N Da die Modifikation ihrer funktionellen Gruppen immer zu ausgeprägten pharmakologischen Aktivitäten führt, wurden umfangreiche Anstrengungen unternommen, um wirksame Strategien für die Synthese von stickstoffhaltigen Heterozyklen zu entwickeln, und sie wurden meist durch thermische Cycloadditionsreaktionen7,8,9,10synthetisiert. Heute, um die Anforderungen der nachhaltigen Entwicklung und grüne Chemie zu erfüllen, Photokatalyse hat große Bedeutung und Vorteile11,12,13,14, die Wirksamkeit15,16,17,18,19 und Vermeidung von stoichiometrischen Reagenzien für die Aktivierung20,21umfasst . Die leistungsstarken und vielseitigen Vier-Einheiten-Zwischenprodukte, Azoalkene (1,2-Diaza-1,3-Dienes)22,23,24,25,26,27,28,29, wurden als Vorläufer in metallbasierten Ru(bpy)3Cl2-photokatalysierten Reaktionen mit hoher Effizienz zur Annulation von Halogenhydrazin und Ketocarbonyl30 eingesetzt.30 Darüber hinaus wurde es auch im metallfreien Eosin Y Photocatalyzed System verwendet, aber das gewünschte Produkt in nur 7% Ausbeute. Da metallfreie Photokatalysatoren einen großen Vorteil gegenüber Übergangs-Metall-photokatalysatoren aufweisen, in Bezug auf den Umweltfaktor sowie die günstigeren Preise18,19, ist es sehr wichtig, neue metallfreie photokatalytische Systeme für die Synthese von N-Heterozyklen zu entwickeln. N
Cercosporin31,32,33,34,35, Hypocrellin36,37,38,39,40, elsinochrome41 und phleichrome42,43 ( Abbildung2) gehören zu perylenequinonoidpigmenten (PQPs) in der Natur und werden von endophytischen Pilzen hergestellt, die in Bezug auf ihre photophysikalischen und photobiologischen Eigenschaften umfassend untersucht und in der photodynamischen Therapie und photophysikalischen Diagnostik angewendet wurden, aufgrund ihrer starken Absorption in UV-vis-Bereich und einzigartigen Eigenschaften der Photosensition36,44,45,46,47. Bei Bestrahlung können diese PQPs zum Angeregter Zustand aufgefordert werden und dann aktive Arten durch Energietransfer (EnT) und Elektronentransfer (ET)35,38,44,48,49,50,51,52,53,54generieren. So stellten wir uns vor, dass diese natürlichen PQPs als “metallfreie” Photokatalysatoren verwendet werden können, um organische Reaktionen anzutreiben, die selten untersucht wurden55,56,57,58,59.
Hierin melden wir das Protokoll zur Biosynthese von Cercosporin aus der flüssigen Fermentation und wenden es dann als metallfreien Photokatalysator für die [4+1] Annulationsreaktion von Azoalkenen und KSCN an, sowie die [4+2] Cyclodimerisierung von Azoalkenen, die 1,2,3-Thiadiazole und 1,4,5,6- Tetrahydropyridazine mit hoher Effizienz unter milden Bedingungen liefern (Abbildung 3).
Stickstoffhaltige Heterozyklen sind wichtige Motive für viele neue Medikamente und wurden traditionell durch thermische Zykloadditionsreaktionen synthetisiert. Aufgrund des großen Interesses ist eine neue photokatalytische Methode zur Synthese dieser Verbindungen sehr erwünscht. Um die hervorragenden Photosensibilisierungseigenschaften von Cercosporin zu nutzen, haben wir Cercosporin als metallfreien Photokatalysator in zwei Kategorien von Annulationsreaktionen zur Synthese stickstoffhaltiger Heterozyklen eingesetzt.<…
The authors have nothing to disclose.
Wir danken für das National Key R&D Program of China (2018YFA0901700), Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Grants No. BK20160167), der Thousand Talents Plan (Young Professionals), die Fundamental Research Funds for the Central Universities (JUSRP51712B), das National First-Class Discipline Program of Light Industry Technology and Engineering (LITE2018-14) und die Postdoctoral Foundation in Jiangsu Province (2018K153C) zur Förderung.
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 |