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Angew：南科大舒?zhèn)F(tuán)隊(duì)在可見光催化領(lǐng)域取得新進(jìn)展
來(lái)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?xì)滏I的選擇性官能團(tuán)化領(lǐng)域取得新進(jìn)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(guó)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?xì)滏I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?xì)滏I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(tuán)導(dǎo)向的過(guò)渡金屬催化的芳烴鄰位碳?xì)滏I的烷基化反應(yīng)；重氮化合物在過(guò)渡金屬或者可見光催化條件下作為特定的烷基化試劑實(shí)現(xiàn)芳基碳?xì)滏I的直接烷基化等。上述反應(yīng)由于自身特點(diǎn)，在反應(yīng)條件、底物范圍、官能團(tuán)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?xì)滏I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(tuán)隊(duì)前期發(fā)展了從烯烴出發(fā)，通過(guò)一步高效構(gòu)建C-N鍵實(shí)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(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種在室溫和無(wú)金屬條件下，利用烯烴作為烷基化試劑，一步實(shí)現(xiàn)芳烴碳?xì)滏I的選擇性烷基化的高效方法。該方法使用簡(jiǎn)單易得的原料，無(wú)需進(jìn)行預(yù)官能團(tuán)化，具有100%的原子經(jīng)濟(jì)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(jìn)行區(qū)域選擇性C-H烷基化反應(yīng)。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)芳烴的選擇性C-H烷基化（圖 2）。為了進(jìn)一步探索該反應(yīng)的機(jī)理，研究人員開展了控制實(shí)驗(yàn)、自由基淬滅、開環(huán)、關(guān)環(huán)實(shí)驗(yàn)以及Stern-Volmer Quench等機(jī)理實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了以下可能的反應(yīng)機(jī)理（圖3）。
論文第一作者為南方科技大學(xué)19級(jí)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?guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深圳市孔雀計(jì)劃、深圳市科創(chuàng)委、南科大分析測(cè)試中心的資助和支持。南科大化學(xué)系何鳳教授和周友運(yùn)副教授在光化學(xué)和電化學(xué)測(cè)定方面給予了大力支持和幫助。
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