立体障害を有するシクロブタンアミノニトリルの高効率合成に成功(Scientists Achieve Efficient Synthesis of Hindered Cyclobutane Amino Nitriles)

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2026-06-01 中国科学院(CAS)

中国科学院上海有機化学研究所の張路民教授らの研究チームは、創薬分野で注目される立体的に混雑したシクロブタンアミノニトリル(CBANs)を効率よく合成する新手法を開発し、その成果を『Nature Chemistry』に発表した。CBANsは非天然アミノ酸誘導体として有望だが、従来法では特に隣接四置換型の高立体障害化合物の合成が困難であった。研究チームは、三重項ニトレンを利用したアルキリデンシクロプロパン(ACP)の環拡大反応と、チタン(IV)触媒によるシアノ化反応を組み合わせたモジュール型・高ジアステレオ選択的合成法を確立した。可視光光触媒4CzIPNとピリジニウムイリド由来ニトレン前駆体を用いることで、多様なCBANsを高効率で得ることに成功した。理論計算と反応機構解析から、三重項ニトレンがジラジカル経路を経てシクロブタンイミン中間体を形成することが明らかになった。さらに本手法は、創薬で有用なスピロ環状アミノニトリル骨格の導入や、多様な求核剤との反応による構造多様化にも応用可能であり、医薬品探索における新たな化学空間の開拓につながると期待される。

<関連情報>

三重項ニトレンを介した環拡大による立体障害シクロブタンアミノニトリルのモジュール型ジアステレオ選択的合成 Modular diastereoselective synthesis of hindered cyclobutane amino nitriles through triplet nitrene-mediated ring expansion

Jun-Jie Yin,Su-Ge Xin,Hengyi Cao & Lumin Zhang

Nature Chemistry  Published:01 June 2026

DOI:https://doi.org/10.1038/s41557-026-02156-z

立体障害を有するシクロブタンアミノニトリルの高効率合成に成功(Scientists Achieve Efficient Synthesis of Hindered Cyclobutane Amino Nitriles)

Abstract

Cyclobutane amino nitriles (CBANs), as a class of sterically hindered α,α-disubstituted unnatural amino acid derivatives, have garnered notable interest in pharmaceutical research due to their capacity to enhance molecule potency, metabolic stability and selectivity. However, the advancement and exploration of the chemical space of CBANs are impeded by general synthetic strategies, particularly for sterically more hindered vicinal tetrasubstituted derivatives. Here we report the diastereoselective synthesis of congested CBANs using commercially available ketones or aldehydes through a modular and precise process. The key to this transformation involves harnessing the unique reactivity of triplet nitrene. This enables a diradical-mediated ring expansion of alkylidenecyclopropanes and is combined with a titanium(IV)-catalysed cyanylation step. The reaction, which is supported by experimental and computational mechanistic studies, readily delivers hindered vicinal mono- and di-substituted CBANs, along with spiro-fused architectures, showcasing substantial structural diversity. High functional-group compatibility, including with groups that are incompatible with traditional multi-step processes and are medicinally relevant, is also observed.

有機化学・薬学
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