这篇Nature Synthesis，如此简单？仅需光照，便可大规模合成！
米测MeLab
2024-09-12
研究背景
随着化学领域的不断发展，双环[1.1.1]戊烷（BCP）因其在生物活性化合物中的苯环模拟能力而引起了科学家的广泛关注。BCP被证明可以作为苯环的生物等同物，尤其是在对位取代苯环的模拟中展示了良好的效果。这一概念为药物设计和开发提供了新的思路，尤其是在需要稳定的苯环结构时。BCP的独特性质使其在化学和药物研究中具有重要意义。然而，尽管BCP的应用前景广泛，其合成和功能化过程仍面临诸多挑战。传统的合成方法通常涉及复杂的步骤和昂贵的原料，这限制了BCP的广泛应用。此外，尽管已有多个研究探讨了BCP的合成和应用，但对于烷基取代BCP的研究仍较为稀缺，尤其是在大规模合成方面。为了解决这一问题，乌克兰Enamine公司P. K. Mykhailiuk团队在“Nature Synthesis”期刊上发表了题为“Light-enabled scalable synthesis of bicyclo[1.1.1]pentane halides and their functionalizations”的最新论文。研究人员开发了一种新的、通用的、可扩展的合成方法。这种方法涉及将烷基碘化物与推进烯反应，能够以毫克、克甚至千克级的数量生产出烷基取代的BCP碘化物。这一反应在流动状态下进行，仅需光照，无需催化剂、引发剂或其他添加剂，操作简单且高效。该方法的干净程度使得在许多情况下，蒸发反应混合物即可获得约90%纯度的产品，这些产品可以直接用于进一步的转化而无需额外的纯化步骤。通过这种方法，作者已成功制备了超过300种功能化的BCP分子，用于药物化学研究。迄今为止，这是一种最为通用和可扩展的功能化BCP合成方法，为药物开发和相关领域提供了新的技术路径。这一进展不仅推动了BCP的应用研究，也为药物化学家在临床试验中准备生物活性BCP提供了有效的工具。
研究亮点
1. 实验首次开发了可扩展的双环[1.1.1]戊烷合成方法，通过将烷基碘化物与推进烯在流动状态下反应，能够在毫克、克甚至千克量级上生产双环[1.1.1]戊烷碘化物。此方法的创新之处在于其简便性和高效性，反应仅需光照，无需使用催化剂、引发剂或其他添加剂。2. 实验通过蒸发反应混合物获得约90%纯度的产品，这些产品可以直接用于进一步的转化，无需额外的纯化步骤。该反应的高纯度和清洁度使得大规模生产变得可行。此外，通过对这些双环[1.1.1]戊烷进行后续功能化，研究者已经制备了超过300种双环[1.1.1]戊烷用于药物化学研究。这种方法被认为是目前最为通用和可扩展的功能化双环[1.1.1]戊烷合成途径。
图文解读
图3：BCP卤化物和双环[3.1.1]庚烷的合成。图5：BCP和双环[3.1.1]庚烷碘化物的修饰。
总结展望
本文的研究展示了一种创新的、可扩展的合成方法，将烷基碘化物与推进烯反应生成双环[1.1.1]戊烷（BCP）碘化物。这一反应在流动状态下进行，仅需光照，无需催化剂、引发剂或添加剂，这使得该方法具有高度的简便性和清洁性。通过此方法，能够高效地在毫克、克甚至千克级别上合成BCP碘化物，并且在许多情况下，反应后的产品可以直接使用，无需额外的纯化步骤。这种高效的合成方式不仅大大降低了生产成本，还提高了产品的纯度和使用便捷性。此外，BCP作为苯环的生物等同物，其广泛的应用潜力在药物发现和开发中得到了进一步拓展。通过这种新方法，研究人员能够迅速合成和功能化大量的BCP结构，从而加速新药的研发过程。这一研究成果不仅推动了BCP在药物化学中的应用，还为未来类似合成方法的开发提供了宝贵的参考。Ripenko, V., Sham, V., Levchenko, V. et al. Light-enabled scalable synthesis of bicyclo[1.1.1]pentane halides and their functionalizations. Nat. Synth (2024). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00637-y
