蘭州化物所在生物質基C5含氮藥物中間體合成方面取得進展

2021-01-09 中國生物技術網

木質纖維素是自然界中含量最豐富、來源最廣泛，又可再生的資源。利用非糧木質纖維素中富含的半纖維素、纖維素及它們水解（加氫）的下遊平臺分子如多元糖醇、呋喃醛等，可以合成多種燃料和化學品，對減少人類對化石能源的依賴具有十分重要的意義。

中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室黃志威團隊致力於生物質基高附加值化學品合成方面的研究。

在多年生物質基平臺分子催化加氫/氫解合成二元醇工作基礎上（Appl. Catal. B, 2018, 220, 251-263；Chin. J. Catal., 2018, 39, 1711-1723；ACS Catal. 2017, 7, 8429-8440；Catal. Sci. Technol., 2016, 6, 668-671；Chin. J. Catal. 2016, 37, 700-710），該團隊通過發展高分散高穩定納米非貴金屬鎳基催化劑體系，實現了多個生物質基高附加值C5含氮藥物中間體的高效催化合成。

研究人員基於生物糠醛衍生的環狀半縮醛在臨氫、臨氨活化過程中原位產生的ω-羥基醛中間體可在溫和條件下（比如溫度≤100 ℃，H2壓力≤2 MPa）被還原胺化(如圖路線Ⅰ所示)，高收率獲得了高附加值直鏈5-氨基戊醇（可用於合成生物鹼Manzamine A）。研究發現具有水滑石前軀體結構的高分散Ni-MgxAlOy催化劑表現出明顯優於普通負載型鎳催化劑及商業Raney Ni、Ru/C、Pd/C、Pt/C和Rh/C催化劑的綜合性能，Ni的顆粒尺寸及還原性對其催化性能具有顯著影響，相關研究相繼在Chinese Journal of Catalysis 2020, 41, 631-641和ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2020, 8, 6352-6362發表。

磷酸氯喹是一種上市多年的抗瘧疾藥物，也可用於治療腸外阿米巴病，還有抗風溼、抗病毒作用等，其關鍵側鏈化合物N,N-二乙基-1,4-戊二胺的合成經歷胺化還原的過程（見路線Ⅱ），該過程以傳統Raney Ni為催化劑在間歇反應釜中生產，催化劑易失活和流失，生產效率低。

基於前期研究基礎，通過優化納米鎳催化劑的結構、組成和製備方法，該研究小組發展了氯喹關鍵側鏈化合物的連續高效還原胺化合成新方法，在固定床反應器中實現了氯喹側鏈化合物的高收率合成，催化劑壽命超過500小時，合成的2700 g N,N-二乙基-1,4-戊二胺（色譜純度95%，進一步精餾後達99.5%以上）已用於原料藥的生產，該工作已申報中國發明專利兩件。此外，以生物糠醛直接還原胺化，他們也高收率獲得了高附加值糠胺（路線Ⅲ）。

以上工作得到國家自然科學基金、中科院青年創新促進會等的長期支持。

蘭州化物所在生物質基C5含氮藥物中間體合成方面取得進展

相關焦點

  • 廣州生物院在疊氮作為胺源合成含氮雜環研究中取得進展
    中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院朱強研究組在疊氮作為胺源合成含氮雜環研究中取得新進展，相關研究成果已發表在《有機前沿》（Org. Chem. Front.　　含氮雜環廣泛存在於天然產物、藥物、材料分子中，因而，它們的合成方法一直備受化學家們的關注。
  • 蘭州化物所在光/鎳協同催化醛與1,3-二烯的還原偶聯研究中取得進展
    醛的烯丙基化是構建C-C鍵合成高烯丙基醇的重要方法。傳統合成方法需要烯丙基金屬試劑，具有成本高和步驟多等問題。金屬銥或釕催化的醇和1,3-二烯的借氫偶聯是很好的解決方法之一。金屬鎳催化的醛與1,3-丁二烯的還原偶聯反應，得到的全部是線性區域選擇性的烯丙基化或高烯丙基化產物。
  • 中科院蘭州化物所設計合成螢光探針
    &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp原標題：中科院蘭州化物所設計合成螢光探針&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp成功應用於人體宮頸癌細胞中過氧化氫的檢測&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp
  • 陳於藍課題組在氮雜稠環類分子的合成方法研究方面取得進展
    本站訊 Bischler−Napieralski關環反應是藥物化學中合成氮雜環分子的一類高效反應。雖然該反應從發現至今已有一百多年的歷史，但是其應用範圍主要局限在藥物中間體及天然產物的合成上，將其用於合成發光氮雜稠環共軛分子及其聚合物的研究還少有文獻報導。近年來，陳於藍課題組以這一反應為關鍵步驟，在氮雜稠環類分子的設計、合成與響應特性的研究方面取得了系列進展。
  • 天津大學陳於藍課題組在氮雜稠環類分子的合成方法研究方面取得進展
    導讀Bischler−Napieralski關環反應是藥物化學中合成氮雜環分子的一類高效反應。雖然該反應從發現至今已有一百多年的歷史，但是其應用範圍主要局限在藥物中間體及天然產物的合成上，將其用於合成發光氮雜稠環共軛分子及其聚合物的研究還少有文獻報導。近年來，陳於藍課題組以這一反應為關鍵步驟，在氮雜稠環類分子的設計、合成與響應特性的研究方面取得了系列進展。
  • 化學所在預測雙鐵加氧酶含氧活性中間體結構方面獲進展
    化學所在預測雙鐵加氧酶含氧活性中間體結構方面獲進展 2017-10-25 化學研究所 【字體：大 中 小】 研究雙鐵加氧酶含氧活性中間體的結構，對揭示其活化O2的機制十分關鍵。然而，由於含氧活性中間體的活性高/不穩定，傳統的X-ray單晶衍射方法獲取其結構非常困難，通過理論化學預測雙鐵加氧酶含氧活性中間體的結構，成為當前該領域的研究前沿。　　中國科學院化學研究所光化學院重點實驗室研究員陳輝在理論計算預測雙鐵加氧酶含氧活性中間體結構研究方面取得系列進展。
  • 化學所在仿生伯胺催化高效構建手性季碳中心方面獲系列進展
    手性季碳中心廣泛存在於藥物、天然產物等生物活性化合物中， 在生物醫學、藥學領域具有重要地位，其合成一直是不對稱催化領域的研究熱點和難點，具有極大挑戰性。最近，中國科學院化學研究所分子識別與功能重點實驗室羅三中課題組研究人員依託仿生催化理念，開發了系列伯胺催化的高效不對稱反應，實現了多種手性季碳中心的構築（圖1）。為手性醫藥中間體、生物活性分子的便捷合成提供了新的策略。
  • 蘭州化物所路易斯酸催化的碳氫官能化研究取得進展
    路易酸催化碳氫官能化　　近日，中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室在路易斯酸催化的碳氫官能化研究方面取得了新進展。　　在前期鈀催化的碳氫活化（J. Am. Chem.Soc. 2010, 132, 3650-3651）研究基礎上，研究人員採用非貴金屬路易斯酸作為催化劑實現了碳氫鍵活化，構建了2-取代的含氮雜環芳香化合物和N-磺醯基亞胺的加成反應，得到了一類含氮雜環胺衍生物，並通過碳氫鍵官能化引發串聯反應，簡潔高效地合成了異吲哚啉酮和異吲哚啉化合物。　　該研究為含氮雜環芳香化合物合成重要的藥物雜環骨架提供了一種新方法，在醫藥化學領域具有重要意義。
  • 發現手性含氮芳香雜環化合物合成新方法
    本報訊 日前，河南大學教授江智勇在可見光不對稱有機催化研究方面取得新進展，通過發展光敏劑與手性膦酸協同催化體系，為手性含氮芳香雜環化合物提供新的合成方法
  • 上海有機所在中環化合物的不對稱合成方面取得進展
    值得注意的是，當吲哚2位帶有取代基時，反應中生成的螺環中間體可以通過逆Mannich/水解反應得到手性色胺衍生物(Angew. Chem., Int. Ed.在銥催化下首先進行不對稱烯丙基去芳構化反應得到橋環中間體，再經歷逆Mannich/水解反應得到七—九元環產物。對關鍵橋環中間體的原位捕捉實驗對這一反應機理提供了佐證。該反應條件溫和、底物普適性廣，為吲哚並中環化合物的合成提供了一條高效的途徑，對於含中環結構藥物的設計和發現具有重要的意義。
  • 中科大在生物質製備納米結構材料方面取得系列進展
    近年來，中國科大合肥微尺度物質科學國家實驗室俞書宏課題組在低溫水熱碳化生物質製備功能性碳基材料方面的研究取得顯著進展，其中有關生物質水熱碳化製備高活性富碳納米功能材料的一系列工作引起國際關注。最近，該課題組應邀撰寫觀點透視綜述論文，並以封面文章形式發表在Dalton Trans上，英國皇家化學會網站也進行了報導。
  • 上海有機所在鈀催化芳基二氟甲基化反應研究中取得進展
    上海有機所在鈀催化芳基二氟甲基化反應研究中取得進展 2017-03-20 上海有機化學研究所 2014, 53, 1669），首次發現了鈀催化下經歷二氟卡賓途徑的溴二氟乙酸乙酯對芳基硼酸的二氟甲基化反應 （Org. Lett. 2016, 18, 44）。儘管二氟卡賓的金屬絡合物已經被分離，但是利用二氟卡賓金屬中間體進行催化的反應仍存在很大挑戰。
  • 利用可再生生物質原料高效合成5-氨基乙醯丙酸方面取得進展
    5-氨基乙醯丙酸（5-Aminolevulinic acid，5-ALA）是生物體內血紅素、葉綠素、維生素B12合成的必需前體目前5-ALA主要通過化學合成生產，生產成本較高，難以在農業領域的大規模推廣使用。近年來生物發酵法合成5-ALA取得了一定的進展，但現有報導的技術的實際生產成本仍然難以滿足農業領域大範圍應用的要求。近日，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員鄭平帶領的系統與合成生物技術研究團隊和研究員孫際賓帶領的系統生物學中心研究團隊合作，在利用可再生生物質原料高效合成5-ALA方面取得新突破。
  • 河南大學發現手性含氮芳香雜環化合物合成新方法—新聞—科學網
    本報訊 日前，河南大學教授江智勇在可見光不對稱有機催化研究方面取得新進展，通過發展光敏劑與手性膦酸協同催化體系，為手性含氮芳香雜環化合物提供新的合成方法
  • 大連化物所在合成氨反應機理研究中取得新進展
    大連化物所在合成氨反應機理研究中取得新進展 2017-06-14 大連化學物理研究所 【字體 大連化物所在合成氨反應機理研究中取得新進展
  • 上海藥物所苯環間位硝化反應研究取得進展
    芳香硝基化合物是一類重要的含C-N鍵的化合物，作為中間體可進行多樣性的結構衍生化，因此被廣泛應用於藥物化學和材料化學領域。傳統的硝化條件需要在強酸條件下進行，對官能團的耐受性較差，並且一般需要通過強給電子或吸電子取代基來定位形成硝基化產物，其中對位產物較易形成，鄰間位選擇性較差。
  • 化學所在纖維素基固態螢光材料及應用方面取得系列進展
    在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下，中科院化學研究所工程塑料重點實驗室研究員張軍課題組近年來在纖維素的均相化學反應以及纖維素功能化新材料的設計合成方面開展了深入研究。通過高分子鏈的「錨定」和「稀釋」效應以及基團間的靜電排斥力效應相互協同，有效克服了螢光分子的ACQ效應，得到了含ACQ螢光分子的纖維素基固體螢光材料（Adv. Optical Mater.
  • C-N鍵活化研究取得系列進展
    因此，1,3-二胺的高效合成一直是有機合成領域中具有挑戰的課題之一。 中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室黃漢民帶領的研究小組在1,3-二胺的合成方面取得新進展。他們利用先前發展的胺縮醛對Pd(0)氧化加成生成「Pd-CH2NR2」親核試劑的基元反應，通過「Pd-CH2NR2」對聯烯的遷移插入形成烯丙基鈀，再與胺縮醛發生烯丙基胺化反應，以100%的原子經濟性實現了聯烯的雙官能化反應，一步合成了具有重要生理活性的藥物中間體1,3-二胺。該研究成果發表在最近的《德國應用化學》（Angew. Chem. Int.
  • 合肥研究院在常溫常壓下電催化氮氣還原方面取得進展
    合肥研究院在常溫常壓下電催化氮氣還原方面取得進展 2019-03-21 合肥物質科學研究院 　　近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所環境與能源納米材料中心在常溫常壓下電催化氮氣還原方面取得新進展
  • 蘭州化物所在異丁烷脫氫制異丁烯研究中獲進展
    中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室研究員醜凌軍團隊長期致力於低碳烷烴的選擇氧化研究。近期，研究人員採用Fe-ZIF-8為前驅體，直接合成多孔氮摻雜碳負載Fe催化劑（Fe-N-C），分別用於異丁烷直接脫氫和二氧化碳氧化脫氫，進一步認識脫氫活性中心（Microporous and Mesoporous Materials）。此外，研究人員還利用MgO作為模板劑，製備出多級孔結構的氮摻雜鐵酸鎂-碳（MgFe2O4/N-C）複合材料，該材料具有大的比表面積及酸鹼雙功能位點。