廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院團(tuán)隊(duì)在可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)烴類分子的多樣性轉(zhuǎn)化研究中取得重要進(jìn)展
廈門大學(xué)龔磊教授課題組在可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)烴類分子的多樣性轉(zhuǎn)化研究中取得進(jìn)展,相關(guān)結(jié)果 “Photochemical diversification of strong C(sp3)-H bonds enabled by allyl bromide and sodium fluoride” 于近日發(fā)表于《自然?合成》(Nat. Synth.2023, DOI: 10.1038/s44160-023-00291-w)
研究背景
烷烴、環(huán)烷烴等烴類化合物是最常見(jiàn)的有機(jī)物,儲(chǔ)量豐富、來(lái)源廣泛,通過(guò)C(sp3)-H鍵的選擇性官能化實(shí)現(xiàn)它們的直接轉(zhuǎn)化是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的問(wèn)題。然而,這些化合物中C-H鍵鍵能高、極性低、化學(xué)環(huán)境十分接近,其反應(yīng)往往需要過(guò)渡金屬促進(jìn)和苛刻的反應(yīng)條件,化學(xué)、區(qū)域選擇性難以控制,這些因素均限制了該領(lǐng)域的發(fā)展。因此,開發(fā)溫和、通用的新方法和新策略,推動(dòng)烴類化合物的多樣性和可控性轉(zhuǎn)化研究,對(duì)烴類資源的高效利用具有極為重要的意義。
成果
龔磊教授課題組在前期研究基礎(chǔ)上(Nat. Catal.2019, 2, 1016、Nat. Commun.2021, 12, 2377),提出了利用廉價(jià)、易得的烯丙基溴化合物作為多功能試劑,通過(guò)無(wú)機(jī)鹽氟化鈉的離子作用,在可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)、無(wú)過(guò)渡金屬、無(wú)外加光敏劑條件下,實(shí)現(xiàn)了低活性C(sp3)-H鍵的多樣性官能化。其中,烯丙基溴化合物作為光活性物種前驅(qū)體、自由基引發(fā)劑以及官能化試劑,從計(jì)量到催化量(低至0.01 mol%),促進(jìn)了甲苯衍生物、丙烯衍生物、烷烴、環(huán)烷烴等烴類分子的烯丙基化、烷基化、雜芳化、肼化、胺化等多樣性反應(yīng),以高化學(xué)位點(diǎn)選擇性獲得了近百種高附加值產(chǎn)物。該策略不僅適用于氣態(tài)烷烴如異丁烷和丙烷,對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物活性分子、藥物類似物也有較好的兼容性。研究展現(xiàn)了利用金屬鹽活化烯丙基溴、進(jìn)而活化C-H鍵的策略的應(yīng)用潛力,為發(fā)展經(jīng)濟(jì)、綠色的惰性鍵轉(zhuǎn)化方法提供有益的新思路。
該項(xiàng)研究工作在龔磊教授的指導(dǎo)下完成,博士生葉子奇(2021級(jí))和已畢業(yè)碩士余瑩(2021屆)為該工作的共同第一作者,碩士生陳月花、宋思林參與了部分實(shí)驗(yàn)。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金(22071209、22071206)、國(guó)家高層次青年人才計(jì)劃、福建省自然科學(xué)基金(2017J06006)、南強(qiáng)青年拔尖人才計(jì)劃、廈門大學(xué)校長(zhǎng)基金等項(xiàng)目資助。
此外,課題組近期還在銅催化的自由基不對(duì)稱轉(zhuǎn)化方面取得了一些進(jìn)展,并受《自然?合成》邀請(qǐng)撰寫Views Article (Nat. Synth. 2022, 1, 915),受Wiley出版社邀請(qǐng)參與編寫專著《Handbook of CH-Functionalization》 (ISBN: 9783527834242,DOI: 10.1002/9783527834242),與合作者撰寫綜述(Chem. Soc. Rev. 2023, 52, 2358)。
文章鏈接
論文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s44160-023-00291-w
Views Article鏈接:
https://www.nature.com/articles/s44160-022-00174-6
專著章節(jié)鏈接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9783527834242.chf0153
綜述鏈接:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/CS/D2CS00734G