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光誘導有機反應由于具有條件溫和，環(huán)境友好等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。為使其順利進行，反應體系中通常需要加入能被光激發(fā)的催化劑，如銥、釕、有機染料等。最近，通過電子給體-受體復合物（EDA復合物）或光敏的有機激發(fā)態(tài)中間體引發(fā)反應使新型光化學反應開發(fā)成為可能（Scheme. 1a）。自1919年報道以來，光致變色，即分子通過光控可逆實現(xiàn)著色褪色過程，已被廣泛用于與日常生活息息相關(guān)的活動中。光致變色中，即使起始化合物在可見光區(qū)無顯著吸收，也可經(jīng)光激發(fā)生成光異構(gòu)體后達到激發(fā)態(tài)。2-烷基苯甲酮A在光激發(fā)下生成光異構(gòu)體B，可發(fā)生[4+2]環(huán)加成、Michael加成等反應。但受限于短暫的壽命，B會迅速異構(gòu)化為A，限制了其進一步應用。Wirz等人發(fā)現(xiàn)，氫鍵溶劑可以穩(wěn)定光異構(gòu)體。受此啟發(fā)，四川大學鄭柯等人認為有機磷酸可以通過氫鍵相互作用穩(wěn)定光異構(gòu)體B，進而能得到長壽光敏中間體（Scheme. 1b），使其能發(fā)生關(guān)環(huán)生成雜多環(huán)化合物。最近，他們實現(xiàn)了該轉(zhuǎn)化，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

喹唑啉酮是藥物化學中具有重要功能的骨架，分子內(nèi)C-N偶聯(lián)為其合成提供了簡潔方法，作者認為，以長壽光敏復合物為關(guān)鍵中間體，該類化合物能夠通過自由基歷程合成。Scheme. 1c描述了作者設(shè)想的反應歷程：2-氨基苯甲酰胺1在可見光激發(fā)下發(fā)生Norrish II型異構(gòu)化生成瞬態(tài)異構(gòu)體I，其通過氫鍵相互作用被有機磷酸穩(wěn)定生成長壽光敏中間體II。II隨后與氧氣作用引發(fā)單電子轉(zhuǎn)移得到自由基對III，進而關(guān)環(huán)得到2。

為驗證該想法，作者以1a為模板底物進行條件優(yōu)化（Table 1）。在紫色LED激發(fā)下，經(jīng)篩選，最優(yōu)條件為以10 mol% (R)-BPA 3c為催化劑，2.0當量頻哪醇硼烷4b為還原劑以消除氧化產(chǎn)物，以無水二氧六環(huán)為溶劑，在空氣中，以94%收率得到2a（entry 1）。使用其他催化劑（entry 2-4）和還原劑（entry 6）時，效率降低。通過控制實驗，作者發(fā)現(xiàn)催化劑，還原劑，氧氣以及可見光（entry 5, 7-9）都是必須的。

作者發(fā)現(xiàn)反應體系隨反應發(fā)生顯著的顏色變化，通過UV-vis分析（Scheme. 2a），作者發(fā)現(xiàn)有機磷酸3c、酰胺1a及兩者的混合物（curve a-c）在395 nm處均無吸收，排除了兩者作為光敏劑或形成EDA復合物的可能。而兩者混合在光照下作用30 min后，其在395 nm波長下有顯著吸收（curve e），同時體系變?yōu)辄S色；在黑暗條件下作用30 min時既無此現(xiàn)象出現(xiàn)，也無吸收（curve d），說明長壽光敏復合物是可見光激發(fā)生成的。作者也對反應歷程進行了監(jiān)測（Scheme. 2a），反應前10 min進行較慢，隨后20 min，伴隨顯著顏色變化，反應速率加快，可能是經(jīng)激發(fā)后，反應中間體在體系中積累，導致顏色改變與反應速度增加。

作者隨后對底物適用性進行了考察（Table 1）。芳環(huán)A、B、C上的取代基電性對反應影響較小，產(chǎn)物收率高達99%（2a-ab），但C環(huán)上含對位硝基時，收率較低（2z, 31%）。氨基取代基換為環(huán)己基或乙酰基時，反應能順利進行，但反應時間延長（2ac-ad）。對D環(huán)取代基的考察表明在反應位點存在甲基的底物同樣能夠發(fā)生反應，以87%收率得到含季碳中心的產(chǎn)物（2ag）。在最優(yōu)條件下，異吲哚產(chǎn)物2ah也能以高收率得到。

作者隨后合成了天然產(chǎn)物rutaecarpine的類似物（Table 3），底物5a-h均可順利發(fā)生反應，包括N-甲基吲哚（5g），噻吩（5h）在內(nèi)的底物得到相應的喹唑啉酮化合物（6a-f）。作者接著移除反應體系中的還原劑與氨基的保護基，以酰胺7為底物進行反應（Table 4）。包括tryptanthrin 8g和rutaecarpine 8h在內(nèi)的一系列天然產(chǎn)物及其衍生均以較高收率得到，證明該方法在合成生物活性分子中的實用性。為進一步體現(xiàn)該方法的靈活性，作者通過克級制備，以95%收率得到2a；同時，該反應可通過太陽光引發(fā)，證明該反應的綠色性。

作者對獲得的喹唑啉酮進行了初步的構(gòu)效關(guān)系研究（Table 5），大部分化合物對于肺癌、乳腺癌及白血病細胞有抑制作用。相較于N原子無取代的8a，N-取代的2a、6a活性顯著提升； B環(huán)上引入甲氧基（2o）得到最優(yōu)活性結(jié)果。

為明確反應機理，作者進行了如下研究。首先，底物中羰基被移除時，環(huán)化不會發(fā)生（Scheme. 3a）；通過NMR實驗，作者發(fā)現(xiàn)1a中羰基和氨基與3c存在氫鍵相互作用。控制實驗表明，氧氣與光對反應是必須的； 3c與4b不存在時，即使延長反應時間，2a的收率僅為中等，同時伴隨氧化產(chǎn)物10和11生成（Scheme. 3b）。作者發(fā)現(xiàn)加入光催化劑活化氧氣生成的激發(fā)態(tài)單線態(tài)氧無法促進反應進行。因此，該反應的反應途徑中可能包含單電子轉(zhuǎn)移生成的自由基對。作者通過on-off實驗驗證了光敏復合物的存在，在可見光下激發(fā)30 min后，將反應體系移入黑暗，2 h后，反應體系變?yōu)闊o色。

作者隨后分離得到氧化產(chǎn)物10和11并通過單晶確證了10的結(jié)構(gòu)。無需氧氣或4b，10可以在3c催化下迅速關(guān)環(huán)生成2a（Scheme. 3c），說明3c在體系中不僅作為氫鍵給/受體，還提供了酸性環(huán)境。加入還原劑4b后，酮11也能在標準條件下迅速關(guān)環(huán)生成2a（Scheme. 3d）。作者還通過TEMPO捕獲實驗以及ESR譜分別確證了反應的自由基歷程及過氧自由基的存在。

基于上述事實，作者提出如下反應機理。1經(jīng)可見光激發(fā)后生成光敏瞬態(tài)異構(gòu)體I，其被催化劑3c穩(wěn)定得到長壽光活性復合物II。II被可見光激發(fā)，隨后發(fā)生SET生成自由基對III。超氧自由基陰離子攫取氨基氫生成氨基自由基IV，隨后通過分子內(nèi)1,6-HAT生成碳中心自由基V，V與過氧自由基重組生成半縮醛胺VI。在3c活化下，VI生成亞胺正離子，接受氨基進攻關(guān)環(huán)生成2。另一條可能途徑包括酸性條件下VI的活化與水合生成VIII，其羰基在硼烷與質(zhì)子酸作用下與氨基發(fā)生還原胺化關(guān)環(huán)生成2。