科学家们首次在实验室中成功合成了β-和γ-萘环酮，来自东京科学的研究小组通过将之前开发的方法与创新的方法结合，克服了多年来合成这些复杂分子的重要障碍。这一重要进展增强了我们对萘环酮化学的理解，并促进了可能在医学和生物技术中具有重要用途的化合物的创造。
1974年，德国的研究人员偶然发现了一种不寻常的化学化合物，这些化合物作为红色颜料存在于火山口的土壤细菌中。这些生物分子后来被称为萘环酮，属于一类具有潜在治疗或生物用途的抗生素。尽管具有很好的特性，人工合成这些萘环酮一直非常困难。
幸运的是，正如2024年10月10日在《应用化学国际版》上发表的一篇论文所强调的，东京科学研究所的科学家团队成功完成了这一挑战性目标。在副教授安藤芳雄的领导下，研究人员开发了一种复杂的策略，以高产率合成β-和γ-萘环酮，为对这些化合物的进一步研究铺平了道路，并提高了它们的实际可用性。
由于β-和γ-萘环酮结构的复杂性，这一杰出成就花费了五十年时间。这两种物质相似，由两个称为单体A和B的较小单元组成。然而，连接这些单体需要创建一个具有挑战性的双环[3.2.1]辛二烯酮核心结构。这个过程复杂，因为它要求组件的正确定位和取向，同时避免生成副产品或改变单体中的其他功能基团。此外，在合成中实现正确的立体选择性对于确保得到的单体在空间上以特定方式排列是至关重要的。
研究小组通过一种称为逆合成分析的策略解决了这些困难。基本上，他们从所需的最终产品（β-萘环酮）出发，将其拆解为更简单的前体，以制定可行的合成路径。在设计单体A和B时，团队采用了一种两步法，包括Rh催化的1,4-加成和硫醇介导的还原环化，以促进形成双环[3.2.1]辛二烯酮核心所需的关键键合。他们还设计了一种共享的中间分子，以便同时容易从中衍生出A和B，以优化其策略的整体效率。
由于他们对细节的细致关注和对所有中间过程的深思熟虑，研究人员在每一步中以至少70%的令人满意的产率合成了β-萘环酮。对于γ-萘环酮，他们采用了一种称为氧化内酯化的方法，从β-萘环酮中生成，并达到令人印象深刻的87%产率。“我们合成的化合物的圆二色性光谱与天然存在的化合物完全匹配，表明合成和天然分子的绝对构型相同，”安藤解释道，展示了他们的成就。
这一开创性的方法能够合成如此复杂的分子，为其他化学家提供了重要的见解和工具。“我们通过逻辑构建共享中间体展现了异二聚体合成的清晰策略。这种方法可能使其他相关的萘环酮的合成成为可能，”安藤指出。“我们已经在实验室中追求这些方向的额外项目，”他强调，满怀乐观地展望未来。
希望这项研究的发现将导致具有重要医学、环境和生物意义的新化学品的开发。
