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91% 超高收率！中国团队攻克药用稠环化合物合成难题。
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在生物医药与有机合成领域，一类名为 “吡啶并 [2,1-b] 喹唑啉酮” 的含氮稠环化合物，正凭借其广泛的天然存在性和抗菌、抗过敏、抗肿瘤等多重药理活性，成为新药研发、功能材料制备的核心靶点。然而长期以来，传统合成方法存在一步成环难、反应效率低、条件苛刻等痛点，严重制约了这类高价值化合物的产业化应用。 近日，南京工业大学联合中国药科大学等机构的科研团队，在国际权威期刊《Organic & Biomolecular Chemistry》（英国皇家化学会旗下）发表重大研究成果，成功开发出一条前所未有的合成新路径 —— 通过可见光诱导炔烃官能化 / 腈插入 / 环化串联反应，结合连续流技术（微通道反应器），实现了吡啶并 [2,1-b] 喹唑啉酮类化合物的高效制备，模板反应优化后收率高达 91%，且具备克级放大能力，为相关领域的技术升级与产业落地提供了革命性解决方案！ 核心技术突破：四大优势重塑合成效率 1. 温和条件，绿色环保 该合成方案无需金属催化剂，仅以 1 mol% 的光催化剂 PC-B 即可启动反应，搭配 420-430 nm 蓝光 LED 光源、1,4 - 二氧六环溶剂与三乙胺碱体系，在 25℃、氮气氛围下即可高效进行。反应全程无苛刻温度压力要求，无有害废弃物产生，完美契合绿色化学发展理念。 2. 极速反应，效率翻倍 相较于传统分批反应 4 小时的冗长耗时，微通道反应器的应用让反应停留时间缩短至仅 10 分钟，效率提升 24 倍！这一突破得益于微通道的精细结构 —— 增大光照面积、强化传质传热，彻底解决了传统反应中光子衰减、反应不均导致的副反应多、收率低等问题，产物纯度与稳定性大幅提升。 3. 底物广泛，适用性强 研究团队通过对不同取代基的苯乙炔类底物进行测试，发现无论底物带有吸电子基（如氟、氯）还是给电子基（如甲氧基、甲基），均能顺利反应，产物收率稳定在 42%-85% 之间，电子效应对反应影响极小。这意味着该方法可灵活适配多种衍生物合成，满足不同领域的应用需求。 4. 放大可行，产业适配 为验证技术实用性，团队开展克级规模实验，结果显示产物 3a、3b、3c 的收率分别达到 88%、83% 和 75%，无明显下降。这一结果证明该合成路径具备工业化放大潜力，可从实验室研发快速过渡到工业生产，为药企降低研发成本、缩短生产周期提供了关键支撑。 创新机制揭秘：自由基路径的精准调控 通过自由基清除剂实验（添加 TEMPO 后反应完全抑制）、光开关实验及 Stern-Volmer 研究，团队明确了反应的核心机制： 1.可见光照射激发光催化剂 PC-B 至激发态 PC-B*； 2.PC-B * 通过单电子转移（SET）还原底物生成自由基中间体； 3.中间体经炔烃加成、腈插入、分子内环化等多步串联反应，形成目标环系结构； 4.最终通过质子化完成产物生成，同时光催化剂再生，实现催化循环。整个过程逻辑清晰、步骤紧凑，为后续类似多环杂环化合物的合成提供了全新的机理参考。 应用前景广阔：赋能多领域产业升级 吡啶并 [2,1-b] 喹唑啉酮类化合物作为天然活性分子的核心骨架，在抗菌药物、抗过敏制剂、抗肿瘤新药研发中具有不可替代的作用，同时在功能材料、有机电子等领域也有广泛应用。此次开发的合成方法，不仅解决了传统技术的痛点，更具备以下产业价值： 为药企提供高效、低成本的药物中间体合成方案，加速新药研发进程； 推动连续流技术在有机合成领域的规模化应用，引领行业技术升级； 为多环杂环化合物的合成提供通用策略，启发更多新型环系结构的创新开发。 该研究得到国家自然科学基金（22078150、22278221）、广东省重点研发计划（2021B0909060003）、江苏省产业前瞻与关键核心技术攻关项目（BE2021083）等多项国家级、省级课题资助，彰显了其科研价值与国家战略需求的高度契合。 此次中国科研团队的突破性成果，不仅填补了吡啶并 [2,1-b] 喹唑啉酮高效合成的技术空白，更向全球展示了我国在有机合成与连续流技术领域的领先实力。未来，随着该技术的进一步推广与优化，有望为生物医药、新材料等产业注入强劲动力，助力相关领域实现更高质量的发展！    |
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