Ugi四组分一锅法高效合成结构独特的活性生物碱化合物

doi:10.3866/PKU.DXHX201910060

大学化学 >> 2020, Vol. 35 >> Issue (4): 178-186.doi: 10.3866/PKU.DXHX201910060

所属专题：全国大学生化学实验创新设计竞赛

Ugi四组分一锅法高效合成结构独特的活性生物碱化合物

李厚金(), 许阳, 钟云竹, 章笑研, 朱芳, 陈六平

中山大学化学学院, 广州 510275

收稿日期:2019-10-29 录用日期:2019-10-30 发布日期:2019-11-20
通讯作者: 李厚金 E-mail:ceslhj@mail.sysu.edu.cn
基金资助:
广东省高等教育教学改革项目;中山大学本科教学改革研究项目

Synthesis of Unique Bioactive Alkaloids by Ugi Four-Component One-Pot Reaction

Houjin Li(), Yang Xu, Yunzhu Zhong, Xiaoyan Zhang, Fang Zhu, Liuping Chen

School of Chemistry, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, P. R. China

Received:2019-10-29 Accepted:2019-10-30 Published:2019-11-20
Contact: Houjin Li E-mail:ceslhj@mail.sysu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以α-氨基酸、醛、异腈和醇为原料，四组分在室温条件下通过一锅法反应制备得到结构独特的天然活性生物碱1，1’-亚胺基二羧酸衍生物。利用薄层色谱、高效液相色谱-质谱联用仪对反应进程进行监测，用硅胶柱层析对产物进行纯化，化合物的结构通过质谱、核磁共振波谱的解析确定。该反应是Ugi反应的创新发展，具有反应操作简单、产率高、立体选择性好、高原子经济性等特点，在新药设计与合成、组合化学和天然产物合成中具有广泛的应用。

关键词: Ugi反应, 多组分反应, 1, 1’-亚胺基二羧酸衍生物, 生物碱, 一锅法反应

Abstract:

Using α-amino acids, aldehydes, isocyanides and alcohols as the starting materials, four components react in one pot at room temperature to obtain naturally unique bioactive alkaloids, 1, 1'-iminodicarboxylic acid derivatives. The reaction process is monitored by thin layer chromatography and liquid chromatography-mass spectrometry, and the products are purified by silica gel column chromatography. The structures are determined by mass spectrometry and nuclear magnetic resonance spectroscopy. The reaction is an innovative development of Ugi reaction, which has the characteristics of simple reaction operation, high yield, good stereoselectivity and high atomic economy. It has been widely used in the design and synthesis of new drugs, combinatorial chemistry and natural product synthesis.

Key words: Ugi reaction, Multi-component reaction, 1, 1'-iminodicarboxylic acid derivatives, Alkaloid, One-pot reaction

MSC2000:

李厚金, 许阳, 钟云竹, 章笑研, 朱芳, 陈六平. Ugi四组分一锅法高效合成结构独特的活性生物碱化合物[J]. 大学化学, 2020, 35(4): 178-186.

Houjin Li, Yang Xu, Yunzhu Zhong, Xiaoyan Zhang, Fang Zhu, Liuping Chen. Synthesis of Unique Bioactive Alkaloids by Ugi Four-Component One-Pot Reaction[J]. University Chemistry, 2020, 35(4): 178-186.

图/表 11

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表1

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参考文献 11

1	Li J. J. Name Reactions:A Collection of Detailed Mechanisms and Synthetic Applications 5th ed Springer International Publishing: Switzerland, 2014.
2	Ruijter E. ; Orru R. V. A. Drug Discov. Today:Technologies 2013, 10 (1), e15. doi: 10.1016/j.ddtec.2012.10.012
3	Hulme C. ; Gore V. Curr. Med. Chem. 2003, 10 (1), 51. doi: 10.2174/0929867033368600
4	Doemling A. ; Ugi I. Angew. Chem. Int. Edit. 1993, 32 (4), 563. doi: 10.1002/anie.199305631
5	Flanagan D. M. ; Joullie M. M. Synthetic Commun. 1989, 19 (1-2), 1. doi: 10.1080/00397918908050946
6	Bauer S. M. ; Armstrong R. W. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121 (27), 6355. doi: 10.1021/ja9811243
7	Suda A. ; Ohta A. ; Sudoh M. ; Tsukuda T. ; Shimma N. Heterocycles 2001, 55 (6), 1023. doi: 10.3987/COM-01-9222
8	Tanino T. ; Ichikawa S. ; Shiro M. ; Matsuda A. J. Org. Chem. 2010, 75 (5), 1366. doi: 10.1021/jo9027193
9	Sharma U. K. ; Sharma N. ; Vachhani D. D. ; Van der Eycken E. V. Chem. Soc. Rev. 2015, 44 (7), 1836. doi: 10.1039/C4CS00253A
10	Riva R. Science 2018, 361 (6407), 1072. doi: 10.1126/science.aau7497
11	Ugi I. ; Demharter A. ; Hörl W. ; Sehmid T. Tetrahedron 1996, 52 (35), 11657. doi: 10.1016/0040-4020(96)00647-3

产物编号	反应原料			产物分子式	产物分子量(m/z)	实际测得的分子量(m/z)
产物编号	氨基酸	醛	异腈	产物分子式	产物分子量(m/z)	实际测得的分子量(m/z)
1	L-色氨酸	异丁醛	叔丁基异腈	C₂₁H₃₁N₃O₃	373	374 [M + H]⁺, 396 [M + Na]⁺
2			异氰基乙酸乙酯	C₂₁H₂₉N₃O₅	403	404 [M + H]⁺, 426 [M + Na]⁺
3			苄基异腈	C₂₄H₂₉N₃O₃	407	408 [M + H]⁺, 430 [M + Na]⁺
4			环己基异腈	C₂₃H₃₃N₃O₃	399	400 [M + H]⁺, 422 [M + Na]⁺
5		苯甲醛	叔丁基异腈	C₂₄H₂₉N₃O₃	407	408 [M + H]⁺, 430 [M + Na]⁺
6			异氰基乙酸乙酯	C₂₄H₂₇N₃O₅	437	438 [M + H]⁺
7			苄基异腈	C₂₇H₂₇N₃O₃	441	442 [M + H]⁺
8			环己基异腈	C₂₆H₃₁N₃O₃	433	434 [M + H]⁺
9		对羟基苯甲醛	叔丁基异腈	C₂₄H₂₉N₃O₄	423	424 [M + H]⁺
10		4-氟-3-硝基苯甲醛	叔丁基异腈	C₂₄H₂₇FN₄O₅	470	469 [M ? H]^?
11	L-酪氨酸	异丁醛	叔丁基异腈	C₁₉H₃₀N₂O₄	350	351 [M + H]⁺, 373 [M + Na]⁺
12	L-酪氨酸	苯甲醛		C₂₂H₂₈N₂O₄	384	385 [M + H]⁺, 407 [M + Na]⁺
13	L-苏氨酸	异丁醛		C₁₄H₂₈N₂O₄	288	289 [M + H]⁺, 311 [M + Na]⁺
14	L-苏氨酸	苯甲醛		C₁₇H₂₆N₂O₄	322	323 [M + H]⁺, 345 [M + Na]⁺
15	L-丝氨酸	异丁醛		C₁₃H₂₆N₂O₄	274	275 [M + H]⁺
16	L-丝氨酸	苯甲醛		C₁₆H₂₄N₂O₄	308	347 [M + K]⁺
17	L-天冬酰胺	异丁醛		C₁₄H₂₇N₃O₄	301	302 [M + H]⁺
18	L-天冬酰胺	苯甲醛		C₁₇H₂₅N₃O₄	335	336 [M + H]⁺, 358 [M + Na]⁺
19	L-谷氨酰胺	异丁醛		C₁₅H₂₉N₃O₄	315	316 [M + H]⁺
20	L-谷氨酰胺	苯甲醛		C₁₈H₂₇N₃O₄	349	350 [M + H]⁺, 372 [M + Na]⁺
21	L-蛋氨酸	异丁醛		C₁₅H₃₀N₂O₃S	318	319 [M + H]⁺
22	L-蛋氨酸	苯甲醛		C₁₈H₂₈N₂O₃S	352	353 [M + H]⁺

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Synthesis of Unique Bioactive Alkaloids by Ugi Four-Component One-Pot Reaction

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