近日，华东师范大学化学与分子工程学院、上海市分子治疗与新药开发工程研究中心刘路教授团队在合成化学领域取得新突破，利用“绿色骨架编辑”技术，通过光催化，依次发生4次重排反应，实现了4根化学键的选择性断裂和5根化学键生成，高效合成二烯化合物，该项研究成果对新药物、农药以及材料的开发具有重要意义。
图1.刘路教授团队成果在《德国应用化学》上发表
化学键的断裂和形成是化学变化中最基本的过程，如何精准控制多个化学键断裂与形成一直是合成化学中的挑战。重排反应，例如Claisen重排，Cope重排等反应，都是经典的人名反应，由于其能同时发生选择性的化学键断裂与重组且具有高原子经济性，被广泛应用在材料、药物开发等领域。化学家们希望能够开发出串联进行的多次重排反应，可以发生多个化学键的断裂和重组，提高合成的效率。但是，这在目前还是没有解决的难题。
图2.骨架编辑及其合成应用
刘路教授团队长期致力于惰性σ键的精准激活与重组，基于“绿色碳科学”的理念，提出“可控串联重排”的概念。本研究利用炔基重氮酮和吡唑缩醛胺反应，在简单的光照下，依次发生了4次重排反应，实现了一次断裂4根σ键并生成5根σ键生成，为多取代共轭二烯化合物提供了模块化合成的方法。这类化合物对水稻白叶枯病菌（Xoo）和柑橘溃疡病菌（Xac)的杀菌效果和商业化农药相当。利用这个反应，可以很方便的对药物分子进行修饰，或者把几个药物分子快速对接起来，为新药开发提供了方法学基础。
图3.刘路教授团队（二排左三刘路教授，左二纪鑫，一排左二倪宇豪）
相关成果以“Stereoselective Synthesis of Polysubstituted Conjugated Dienes Enabled by Photo-driven Sequential Sigmatropic Rearrangement”为题于2024年4月8日在线发表于Angewandte Chemie International Edition上(DOI: 10.1002/anie.202400805)。华东师范大学2020级博士研究生纪鑫为论文第一作者，沈超仁副研究员为共同一作，2023级硕士生倪宇豪（大二进组）也是共同一作，刘路教授为论文通讯作者。该项工作得到了国家自然科学基金科学委和科技部项目资助。