Yu-Tung Cheng#, Chen-Ting Liao, Ganesh Pawar, Chai-Lin Kao, Chung-Ming Sun*
#鄭禹彤獲得113年度國家科學及技術委員會大專學生研究計畫研究創作獎
J. Org. Chem. 2026, 91, 8727−8736

國立陽明交通大學 應用化學系 孫仲銘特聘教授

稠合芳香雜環在藥物與材料等領域都有許多應用。近年來，過渡金屬催化的合成策略逐漸成為熱門的學術焦點，本實驗室多年來致力於開發快速合成具潛在藥性分子的方法。以帶有孤電子對的金屬導向基團 (directing group)，使其針對特定碳-氫鍵進行選擇性活化，接著與另一砌塊反應，即可建立複雜分子。相對於傳統策略，其優勢在於反應條件簡單，具廣泛官能基耐受性，能高效的擴充類似物分子庫。苯並咪唑 (benzimidazole) 是具強大藥物潛力的含氮雜環，其衍生物表現出抗腫瘤、抗菌等作用。我們以苯並咪唑-5-羧酸 (benzimidazole-5-carboxylic acid) 為起始物，在銠（III）催化劑的作用下，與卡賓 (carbene) 前驅物碘偶極體 (iodonium ylide) 進行反應，合成出同時含有兩種藥性團 (pharmacophore) 的 [4+2] 環加成產物。本研究的特色是使用具兩種導向基團的起始物，藉由取代基的特性，選擇性控制反應途徑而獲得不同產物。當咪唑C2為非芳烴取代時，產生苯並咪唑-異香豆素 (benzimidazole-isocoumarin) 產物；而C2為芳烴取代時，則產生苯並咪唑-異喹啉 (benzimidazole-isoquinolin) 產物。我們的最佳化反應條件對於50餘種結構多樣的底物，包含推、拉電子基團、五員雜環、多環、異原子取代基等，都能有尚可至優異的轉換率。接著透過氧化、還原、醯胺化等衍生合成，進一步拓展本方法的實用性。最後經由氫-氘同位素交換等控制實驗，提出合理的反應機制。