I2催化化学发散法高效构建二氢呋喃[3,2-c]香豆素与吡喃[3,2-c]香豆素类化合物

研究人员针对杂环化合物选择性合成的难题，开发了I2催化的化学发散策略，通过调控反应条件分别实现二氢呋喃[3,2-c]coumarins的氧化环化和吡喃[3,2-c]coumarins的缩合反应。该无金属催化体系具有条件温和、操作简便等特点，理论计算揭示了乙腈中羰基亲电性差异是产物选择性的关键。

　　

在有机合成化学领域，香豆素类化合物因其广泛存在于天然产物和药物分子中而备受关注。特别是呋喃[3,2-c]和吡喃[3,2-c]并香豆素骨架，它们不仅是多种生物活性分子的核心结构，更是构建复杂天然产物的关键中间体。然而，传统合成方法往往面临反应条件苛刻、选择性控制困难等问题，如何通过简单底物高效构建这些结构多样性杂环化合物，一直是合成化学家面临的重大挑战。

研究人员创新性地利用碘单质(I₂)的独特催化性质，建立了化学发散性合成策略。通过精确调控反应条件，成功实现了从相同起始原料选择性构建二氢呋喃[3,2-c]香豆素和吡喃[3,2-c]香豆素两类重要杂环化合物。其中，氧化环化路径以优异的化学选择性生成二氢呋喃并香豆素，而缩合反应则专一性地导向吡喃并香豆素产物。更令人振奋的是，该团队还开发出一锅两步法高效合成呋喃[3,2-c]香豆素衍生物，为这类化合物的规模化制备提供了新思路。

研究采用的关键技术包括：1）条件筛选优化建立化学发散体系；2）自由基捕获实验验证反应机理；3）密度泛函理论(DFT)计算分析反应选择性成因。实验设计巧妙利用了碘催化氧化和溶剂效应的协同作用，通过简单的条件切换即可精确控制反应路径。

【反应条件优化】系统筛选表明：在DMSO溶剂中，I₂/TBHP体系通过自由基氧化环化优先形成二氢呋喃[3,2-c]香豆素；而在乙腈溶剂中，I₂催化缩合反应则选择性生成吡喃[3,2-c]香豆素。

【底物普适性研究】构建的化合物库包含28个衍生物，收率最高达92%。芳环上给电子基和吸电子基均表现良好兼容性，证明该方法具有广泛的官能团耐受性。

【机理研究】EPR实验检测到叔丁氧基自由基信号，结合同位素标记实验证实氧化环化经历自由基途径。理论计算揭示乙腈溶剂中羰基碳的亲电性增强是促进吡喃环形成的关键因素。

该研究的重要意义在于：1）首次实现I₂催化下香豆素衍生物的化学发散合成；2）建立无金属参与的温和反应体系，符合绿色化学原则；3）通过机理研究为杂环化合物的选择性合成提供了新理论依据。所开发的合成方法操作简便、催化剂廉价易得，为药物研发提供了高效构建杂环骨架的新工具，相关成果发表在《European Journal of Organic Chemistry》上。