奎宁的流线型合成展示了可持续的有机策略

抗疟药(-)-的流线型合成奎宁日本研究人员展示了“大麻经济”是一种可持续的有机化学品生产战略。该团队在五个反应序列中实现了18步的全合成，在他们精心设计的过程中既减少了浪费，又节省了时间。

奎宁是一种从金鸡纳树皮中提取的生物碱，是一种重要的抗疟疾药物，400多年来一直用于治疗疟疾。然而，复杂的手性结构也使奎宁对有机化学家有价值，无论是作为手性配体还是不对称有机催化剂。在过去的100年里，许多不同的研究人员已经完成了这种具有挑战性的目标的逐步全合成，但相应的低产量意味着合成从未取代自然提取。

在一种新的精简方法中，Yujiro Hayashi和他在日本东北大学的团队将多个步骤合并到一个反应容器中，提高了合成的效率和绿色认证。这个过程被称为锅经济，不仅避免了多次耗时的纯化，而且允许单一试剂催化多个反应步骤。“一锅合成法有很多固有的优点:操作简单、质量效率高、成本低、浪费少，”他解释说(音译)他是美国马萨诸塞大学波士顿分校的一名绿色化学家。“这些也是我们可以在有机化学中解决的可持续性的一些关键方面。”

然而，这种类型的集成流程的设计提出了许多复杂的挑战。官能团相容性是一个关键的考虑因素，试剂必须耐受底物、中间体和产物的混合物，同时有效和有选择性地实现所需的转化。Hayashi解释说:“剩余的起始物质、副产物和副产物也可能干扰后续的反应。”“一锅反应成功的关键是了解反应容器中发生了什么。”

在五个反应序列的第一个序列中，Hayashi使用一种温和的有机催化剂有效地建立了立体化学。随后的四次转化均以DBU为媒介，以66%的产率生成了奎宁的中心哌啶环。随后的步骤操纵了这个核心结构，在第四锅中，一个有机金属添加物引入了喹啉部分。值得注意的是，这一独立步骤允许团队在最终反应序列中获得奎宁衍生物，特别是用作不对称试剂的有价值的衍生物。“它的手性支架具有碱性胺部分，是一种极好的有机催化剂结构。但是，作为起始材料，它的衍生性是非常有限的。“通过我们的合成方法，很容易修改喹啉部分:将其功能化或制成萘衍生物。”研究小组使用S_N2个反应形成典型的奎宁环，实现了奎宁的最高合成收率(14%)。

张说:“像一锅反应这样的流线型合成是自然界制造化学物质的方法。”“它们不仅适用于研究实验室，也代表了化学制造的未来方向。”

Hayashi渴望看到大麻经济成为综合规划的标准组成部分，并已将这一策略应用于许多城市天然产物和药物．他说:“以一种对环境无害的方式高效地合成分子非常重要。”“我相信大麻经济是绿色化学的一个基本方面。”