電気化学反応器は N のサイト選択性を決定します

Mar 31, 2023

Nature volume 615、pages 67–72 (2023)この記事を引用

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ピリジンおよび関連する N-ヘテロアレーンは、医薬品、農薬、その他の生物学的に活性な化合物に一般的に見られます 1、2。部位選択的な C-H 官能基化は、これらの薬効のある製品を製造する直接的な方法を提供するでしょう 3,4,5。たとえば、ニコチン酸誘導体は C-H カルボキシル化によって作ることができますが、これはとらえどころのない変換のままです 6、7、8。ここでは、CO2 を使用してピリジンを直接カルボキシル化する電気化学的戦略の開発について説明します。電気分解設定の選択により、多様な部位選択性が生じます。分割された電気化学セルは C5 カルボキシル化をもたらしますが、分割されていないセルは C4 カルボキシル化を促進します。非分割セル反応は、陰極事象と陽極事象の両方が部位選択性の変化において重要な役割を果たす、一対の電気分解機構を通じて動作すると提案されている9,10。具体的には、陽極で生成されたヨウ素は、水素原子移動を介して C4 カルボキシル化経路の重要なラジカルアニオン中間体と優先的に反応し、カーティン・ハメット原理によって反応選択性を転換します 11。変換の範囲は、ビピリジン、テルピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリンを含む広範囲の N-ヘテロアレーンに拡張されました。

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四川大学分析・試験センターの X. Wang 氏、四川大学化学科の専門研究室の総合研修プラットフォームおよびコーネル大学の分析施設の J. Li 氏と D. Deng 氏に感謝します（国立研究開発法人の支援）科学財団の化合物の特性評価に対する助成金 CHE-1531632)。この研究は、中国国家自然科学財団 (D.-GY への 22225106 および 21822108)、四川省科学技術プログラム (D.-GY への 20CXTD0112)、中国 MOST の「973」プロジェクト (2015CB856600 からD.-GY)、四川大学 (2020SCUNL102 から D.-GY)、国立総合医科学研究所 (R01GM130928 から SL)、イーライリリーアンドカンパニー (SL へ)、およびコーネル大学 (SL へ) からの基礎研究資金。 SL は、スローン研究フェローシップを提供してくださったスローン財団に感謝しています。電子スピン共鳴データは、S. Chandrasekaran の支援により、国立高度 ESR 技術生物医学センター (ACERT) (P41GM103521) で収集および分析されました。有益な議論については M. Frederick、ガスクロマトグラフィーの使用については P. Milner と S. Meng、カールフィッシャー滴定装置の使用については C. Wagen と E. Jacobsen、NMR 分析については I. Keresztes、J.図 2 のグラフィックデザインは Martinez Alvarado、原稿編集は J. Ho、実験の再現は W. Guan が担当しました。

これらの著者は同様に貢献しました: Guo-Quan Sun、Peng Yu、Wen Zhang

中華人民共和国成都市、四川大学化学科、教育省、グリーンケミストリーとテクノロジーの主要研究室

Guo-Quan Sun、Wei Zhang、Li-Li Liao、Zhen Zhang、Li Li、Da-Gang Yu

米国ニューヨーク州イサカのコーネル大学化学およびケミカルバイオロジー学部

Peng Yu、Wen Zhang、Yi Wang、Zhipeng Lu、Song Lin

北京国立分子科学研究所、中華人民共和国北京

ダガン・ユ

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G.-QS、PY、Wen Zhang はこの研究に等しく貢献しました。 G.-QS、PY、Wen Zhang、Wei Zhang、L.-LL、ZZ、LL は合成実験を行いました。 PY、G.-QS、Wen Zhang は機械実験を行いました。 YW と ZL は DFT 計算と電気分析実験を実施しました。 SL と D.-GY がプロジェクトを監督しました。

Da-Gang Yu または Song Lin との通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

Nature は、この研究の査読に貢献してくれた Ki Tae Nam と他の匿名の査読者に感謝します。

発行者注記 Springer Nature は、発行された地図および所属機関の管轄権の主張に関して中立を保っています。

このファイルには、補足テキストとデータ、補足表 1 ～ 13、補足図を含む補足セクション 1 ～ 20 が含まれています。 1 ～ 32 および参考文献 - 詳細については、目次を参照してください。

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転載と許可

Sun、GQ、Yu、P.、Zhang、W. 他電気化学反応器は、N-ヘテロアレーンのカルボキシル化における部位選択性を決定します。 Nature 615、67–72 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41586-022-05667-0

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受信日: 2022 年 8 月 18 日

受理日: 2022 年 12 月 16 日

公開日: 2023 年 1 月 5 日

発行日: 2023 年 3 月 2 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05667-0

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