我院曹华/刘想课题组针对官能化氮杂环高效构筑与修饰、绿色电化学合成新技术开发领域进行了系统深入地创新研究，2023-2024年以我院为第一单位和通讯单位，相关研究成果陆续发表在Organic Chemistry Frontiers (中科院1区, 5篇)、Organic Letters (中科院1区, 2篇)、Chinese Journal of Chemistry (中科院1区, 4篇)、Advanced Synthesis & Catalysis (中科院2区, 3篇)、Chemical Communications (中科院2区, 1篇)和The Journal of Organic Chemistry (中科院2区, 3篇)等，其中3篇论文入选为封面论文。
一、官能化氮杂环高效构筑与修饰
氮杂环化合物在化学、药学和生物学领域具有重要地位和广泛应用。它们在药物化学中是许多关键药物的核心结构，在农用化学品中用于合成有效的农药和杀虫剂，在材料科学中用于制造导电聚合物和有机电子材料。此外，氮杂环在配位化学中作为配体与金属离子形成配合物，在生物化学中是核酸碱基的重要组成部分，并且在有机合成中作为关键中间体用于构建复杂分子。正因为如此，氮杂环化合物被广泛研究和应用，成为现代科学研究和技术开发中不可或缺的重要组成部分。
最近，该团队通过报道了β-CF3-1,3-烯炔的两种新型环化模式，用于构建含氟和三氟甲基的N-融合杂环。利用β-CF3-1,3-烯炔和N-氨基吡啶盐为原料，通过脱三氟甲基化-(2+3)环化反应，构建了氟代吡唑并[1,5-a]吡啶衍生物。而与N-氨基异喹啉盐反应时，则发生前所未有的解构化(3+2)环加成反应生成了三氟甲基取代的吡咯并[2,1-a]异喹啉衍生物。此外，通过进一步衍生化可制备其它含氟杂环，并展示了克级实验和合成应用。
图1 β-CF3-1,3-烯炔与N-氨基吡啶盐的解构化环加成反应构建含氟化N-杂环
相关研究成果发表于Org. Lett. （2024, 26, 1255−1260）。研究生史笑天为本文第一作者，刘想副教授和曹华教授为共同通讯作者，广东药科大学为第一单位和唯一通讯单位。
在此基础上，该团队继续报道了N-氨基吡啶衍生物与β-烷氧基乙烯三氟甲基酮通过选择性C-O或C-O/C-C键断裂实现了两种[3+2]环化反应。这种策略也可以扩展到N-氨基吡啶衍生物与烯胺酮和溴炔烃的[3+2]环化反应。这种策略对于N-氨基吡啶盐、N-氨基喹啉盐和N-氨基异喹啉盐都有很好的耐受性，完成了对三氟酰化、未取代、酰化和溴化吡唑并[1,5-a]吡啶衍生物（62个例子）的发散性组装。
图2 可控性[3+2]环化反应实现功能化吡唑并[1,5-a]吡啶衍生物的发散性组装
相关研究成果发表于Chin. J. Chem.(2024, 44, 3355-3361)。刘想副教授为本文第一作者，曹华教授为通讯作者，广东药科大学为第一单位和唯一通讯单位。
二、绿色电化学合成新技术开发
绿色电化学合成新技术的开发是化学合成领域中的一个重要方向，它利用电能作为清洁能源，通过电化学反应实现化合物的合成，旨在减少传统化学合成过程中对环境的污染和对有害试剂的依赖。这种技术的优势在于其条件温和、能耗低、选择性高，且能够实现原子经济性高和环境友好的合成过程。这些技术的发展不仅有助于合成化学家实现更环保的合成策略，也对推动可持续化学工业和环境保护具有重要意义。
最近，该团队通过对反应条件控制实现了烯烃与硒基磺酸酯的选择性氧化砜基化反应。烯烃与硒基磺酸酯在没有外部氧化剂的未分离电解池中，通过电化学氧化作用发生烯烃的C-H砜基化反应，以良好的选择性生成反式烯基砜类化合物。而在KI作为添加剂，空气氛围下，二者发生烯烃的连续三官能化反应，一步形成C-O、C-S和C-Se键，得到一系列β-酮-硒基砜衍生物。该反应具有高选择性、底物适用范围广（52例）和多样性合成砜基化合物等特点。
图3 烯烃的选择性氧化砜基化反应可控构建烯基砜和β-酮-硒基砜衍生物
相关研究成果发表于Chin. J. Chem.(2024, 42, 1367-1372)，并入选当期封面文章。刘想副教授为本文第一作者，曹华教授为通讯作者，广东药科大学为第一单位和唯一通讯单位。
此外，该团队还报道了一种以吲哚嗪、苯亚磺酸钠以及溴化钾为原料，在非氧化剂和非金属参与的室温条件下通过电化学促进的选择性C-H砜基化-溴化反应，区域选择性地合成砜基化-溴化吲哚嗪衍生物。其中，溴化钾同时作为电解质和卤源。此外，还通过两步法实现了吲哚嗪的选择性C-H砜基化-硫氰化/硒化/硫化反应。该策略为双官能化吲哚嗪衍生物提供了一种绿色、高效的合成方法。
图4 电化学氮杂环的区域选择性串联C-H键磺化-溴化反应
相关研究成果发表于Org. Chem. Front.(2024, 11, 2306–2312)。研究生姜文轩为本文第一作者，刘想副教授和曹华教授为共同通讯作者，广东药科大学为第一单位和唯一通讯单位。
广东药科大学曹华/刘想团队，研究方向为功能化氮杂环分子的高效构筑、绿色合成新技术开发、小分子药物设计与研发以及化妆品新原料发现与评价，承担国家自然科学基金项目、广东省科研项目十余项，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Sci. China. Chem.、Green Chem.、Org. Lett. 等权威期刊发表SCI论文150余篇，授权国家发明专利30余项，实现技术转让多项。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.4c00088
https://doi.org/10.1002/cjoc.202400741
https://doi.org/10.1002/cjoc.202400026
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/qo/d4qo00035h
