吡啶骨架是生物、化学和药物分子的基本结构单元。其中，3-氟吡啶作为核心结构在药物分子和含氮杂环材料中应用广泛。 中国科学院科学家团队——兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室蒋高喜课题组致力于含氮杂环化合物的合成与转化。最近，他们在前期利用氧化策略合成含氮杂环化合物的基础上(Chem. Commun., 2016,52, 9589-9592; J. Org. Chem. 2017, 82, 765-769; J. Org. Chem. 2017, 82, 3284-3290; Org. Lett., 2017, 19, 2618-2621.)，以NH4OAc为氮源和2-氟-2,4-二烯-1-酮为原料，利用[5+1]环化策略，在碱或CuBr/O2催化体系下通过可控的含氮阴离子或自由基中间体高化学选择性合成吡啶和3-氟吡啶(图1)。 为验证该[5+1]环合策略的可行性，他们首先以碳酸铯为碱实现了吡啶的合成，具有很好的底物兼容性，发现该反应中存在“神奇的氟效应”，即只有利用含氟取代的不饱和酮才能顺利发生该反应（图2）。 随后，他们基于相同的原料，进一步发展了CuBr/O2催化氧化体系高效合成3-氟吡啶（图3）。该反应具有非常广谱的底物适应性，能高选择性合成多取代3-氟吡啶和喹啉类化合物。 他们进一步将该方法放大到克量级，并运用于调血脂药物和AMPK受体抑制剂药物分子及其氟代类似物的合成（图4）。 相关成果发表于Chemical Science（Chem. Sci., 2019, 10, 8812-8816)。 以上工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和羰基合成与选择氧化国家重点实验室等的支持。
图1 历经含氮阴离子或自由基中间体高化学选择性合成吡啶和3-氟吡啶
图3 CuBr/O2催化氧化高选择性合成多取代3-氟吡啶和喹啉类化合物
图4 调血脂药物和AMPK受体抑制剂药物分子及其氟代类似物的合成
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