近日,我校化学与化工学院/安徽省煤清洁转化与低碳利用重点实验室在国际权威期刊《美国化学会志》上以Communication形式发表过渡金属光催化领域最新研究成果。《美国化学会志》是全球化学研究领域最具影响力的学术期刊之一,主要刊登化学、催化、材料等领域原创性的学术研究成果。我校为论文第一单位,燕小标博士为第一作者,张奎教授、燕小标博士和西湖大学蔺云志博士为共同通讯作者。
酮类化合物是广泛存在于生物活性分子、精细化学品和有机功能材料中且具有独特优势的结构单元。传统的合成方法中,过渡金属催化的酰基化偶联反应通常需要使用酰氯、酸酐等活化酰基化试剂,一定程度上限制了其在科学研究、实际生产中的应用。从原子和步骤经济性角度考虑,发展由廉价易得的大宗化学品直接获取非对称酮类化合物的交叉酰基偶联反应具有重要的意义和价值,但极具挑战性。
(羧酸与醛直接脱酸偶联反应的研究思路)
团队创造性地使用叔丁基过氧化物作为氧化剂和氢原子转移试剂,将烷基羧酸盐的单电子氧化脱羧和醛的氢原子转移有机结合起来,通过镍催化的自由基-自由基交叉偶联,首次实现烷基羧酸与醛的直接脱羧交叉酰基偶联反应。该反应具有广泛的底物普适性,三氟甲氧基、酮、醚、酯、酰胺、氰基等官能团均能较好地兼容。此外,复杂分子的后期官能团转化和关键中间体的合成,进一步说明了该反应潜在的实用价值。机理研究表明该反应同时存在烷基自由基和酰基自由基;通过密度泛函理论(DFT)计算进一步说明镍催化的自由基-自由基交叉偶联优先发生Ni(I)物种对酰基自由基的单电子氧化加成。
(底物适用范围考察及其合成应用)
(机理研究和可能的反应机制)
基于过氧化物的多重反应性来实现还原性自由基供体的氧化单电子转移和氢原子转移过程的统一,为过渡金属光催化领域注入新的活力,尤其为烷基羧酸的直接脱羧官能团化提供全新的合成策略。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00372
(撰稿:燕小标 ;审核:韩新亚 黄宇弦)