硝酸铈铵介导烯烃/炔烃环化反应的双碳官能团化策略及其在杂环合成中的应用

研究人员针对杂环化合物高效合成难题，利用硝酸铈铵(CAN)介导的自由基途径，开发了烯烃/炔烃的一锅法双碳官能团化环化反应。该研究实现了从末端烯烃到色满-4-酮(chroman-4-one)及炔烃到色烯喹啉(chromenoquinoline)的定向转化，为杂环药物分子构建提供了新策略。

　　

在有机合成化学领域，杂环骨架的高效构建一直是药物研发的核心挑战。色满-4-酮(chroman-4-one)和色烯喹啉(chromenoquinoline)作为两类重要杂环结构，广泛存在于抗炎、抗肿瘤药物分子中。然而传统合成方法往往面临步骤繁琐、条件苛刻等问题，特别是如何通过简单底物选择性构建不同杂环体系仍缺乏普适性策略。

针对这一难题，研究人员在《Asian Journal of Organic Chemistry》发表创新性工作，利用硝酸铈铵(ceric ammonium nitrate, CAN)这一特殊氧化剂，开发了基于底物不饱和键类型（烯烃vs炔烃）的可调控环化反应。研究发现，当以末端烯烃为底物时，CAN介导的碳官能团化-环化级联反应可高效生成色满-4-酮；而炔烃底物则通过胺缩合-环加成串联反应定向转化为色烯喹啉。所有转化均在空气条件下通过一锅法完成，展现出优异的原子经济性和操作简便性。

关键技术方法包括：1）CAN介导的自由基反应体系优化；2）底物选择性调控实验；3）一锅法串联反应条件筛选；4）通过电子顺磁共振(EPR)等验证自由基机理。

研究结果部分：

1. 底物适用范围：苯乙烯衍生物与丙烯酸酯类烯烃均可高效转化为色满-4-酮，收率达72-89%；炔苯丙醛类底物与芳香胺缩合后生成色烯喹啉，收率65-83%。
2. 机理研究：通过自由基捕获实验和EPR检测，证实反应涉及CAN引发的碳中心自由基中间体，烯烃途径经历β-碳自由基加成，而炔烃路线通过亚胺离子中间体实现环化。
3. 条件优化：确定乙腈为最优溶剂，反应温度60°C，CAN用量1.5当量时可兼顾效率与选择性。

该研究的重要意义在于：首次揭示CAN在烯烃/炔烃差异化转化中的调控作用，建立的"一锅双模式"合成策略为杂环药物库构建提供了新思路。反应无需惰性气体保护、避免贵金属催化剂的特点，更符合绿色化学原则。文中提出的底物结构-反应选择性关系规律，对发展其他自由基环化反应具有重要指导价值。