我所實現木質素基喹啉衍生物的定向制備

　近日，我所催化與新材料研究中心（1500組）張濤院士、李昌志研究員團隊與北京化工大學雷鳴教授合作，發展了直接催化解聚木質素β-O-4模型化合物定向制備喹啉衍生物的新策略。

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

　　本工作中，研究團隊以木質素主要結構片段β-O-4模型化合物為原料，在NaOH介導下，通過與鄰氨基苯甲醇發生多步串聯反應高效合成了喹啉類化合物。該反應體現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化為目標產物。在此基礎上，團隊利用β-O-4聚合物模擬木質素結構，通過三步反應獲得56%收率的喹啉類化合物；通過控制實驗與DFT計算相結合確定了多步串聯反應的優勢路徑。利用該策略，團隊還實現了從β-O-4模型化合物出發，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、抗炎癥作用及抗組織胺作用等。

　　與已經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、整體效率和原子經濟性高，為木質素基含氮藥物中間體的合成提供了新思路。

　　該團隊前期發展了系列催化解聚策略，實現了木質素定向轉化為酚類、芳香酮、芳烴、航煤段多環烷烴、芐胺、嘧啶衍生物等能源化學品（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）。

　　上述研究成果以“Transition-Metal-Free Synthesis of Functionalized Quinolines by Direct Conversion of β-O-4 Linkages”為題，于近日發表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。該工作的共同第一作者是我所1502組碩士研究生丁楊銘、1504組郭騰龍博士、北京化工大學碩士研究生李哲偉。上述工作得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目、中科院B類先導專項“能源化學轉化的本質與調控”、大連市重點領域創新團隊支持計劃項目（生物煉制創新團隊）等項目的資助。（文/圖 丁楊銘、張波）

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202206284