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Angew：南科大舒?zhèn)F隊在可見光催化領(lǐng)域取得新進展
來源：南方科技大學(xué)新聞網(wǎng) 2022-07-22
導(dǎo)讀：近日，南方科技大學(xué)化學(xué)系副教授舒?zhèn)フn題組在可見光催化的惰性碳氫鍵的選擇性官能團化領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)成果以“Organophotocatalytic Regioselective C-H Alkylation of Electron-Rich Arenes Using Activated and Unactivated Alkenes”為題在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上在線發(fā)表。
烷基取代的芳烴在藥物化學(xué)、材料化學(xué)和能源化學(xué)中占有重要地位。芳烴碳氫鍵的直接烷基化是合成烷基取代芳烴的最重要和最直接的反應(yīng)之一。芳烴碳氫鍵直接烷基化的經(jīng)典方法包括著名的Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)；定位基團導(dǎo)向的過渡金屬催化的芳烴鄰位碳氫鍵的烷基化反應(yīng)；重氮化合物在過渡金屬或者可見光催化條件下作為特定的烷基化試劑實現(xiàn)芳基碳氫鍵的直接烷基化等。上述反應(yīng)由于自身特點，在反應(yīng)條件、底物范圍、官能團兼容性和選擇性等方面的局限性非常明顯。因此，發(fā)展在溫和條件下更加普適的芳烴碳氫鍵的直接烷基化反應(yīng)具有重要意義和很高的挑戰(zhàn)性。舒?zhèn)F隊前期發(fā)展了從烯烴出發(fā)，通過一步高效構(gòu)建C-N鍵實現(xiàn)制備脂肪伯胺的高效合成方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 9875-9880）。在此基礎(chǔ)上，該團隊發(fā)展了一種在室溫和無金屬條件下，利用烯烴作為烷基化試劑，一步實現(xiàn)芳烴碳氫鍵的選擇性烷基化的高效方法。該方法使用簡單易得的原料，無需進行預(yù)官能團化，具有100%的原子經(jīng)濟性（圖 1）。在最優(yōu)條件下，噻吩、呋喃、吡咯、吡啶以及苯等各種芳香族和雜芳香族化合物均可與烯烴進行區(qū)域選擇性C-H烷基化反應(yīng)。同時，末端和非末端苯乙烯，末端和非末端的烷基烯烴均可作為烷基化試劑，實現(xiàn)芳烴的選擇性C-H烷基化（圖 2）。為了進一步探索該反應(yīng)的機理，研究人員開展了控制實驗、自由基淬滅、開環(huán)、關(guān)環(huán)實驗以及Stern-Volmer Quench等機理實驗，并根據(jù)實驗結(jié)果提出了以下可能的反應(yīng)機理（圖3）。
論文第一作者為南方科技大學(xué)19級碩士研究生陳碧紅。舒?zhèn)ジ苯淌跒檎撐奈ㄒ煌ㄓ嵶髡?，南科大是論文第一單位。以上研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、廣東省催化化學(xué)重點實驗室、深圳市孔雀計劃、深圳市科創(chuàng)委、南科大分析測試中心的資助和支持。南科大化學(xué)系何鳳教授和周友運副教授在光化學(xué)和電化學(xué)測定方面給予了大力支持和幫助。
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