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Angew：南科大舒偉團隊在可見光催化領域取得新進展
來源：南方科技大學新聞網 2022-07-22
導讀：近日，南方科技大學化學系副教授舒偉課題組在可見光催化的惰性碳氫鍵的選擇性官能團化領域取得新進展，相關成果以“Organophotocatalytic Regioselective C-H Alkylation of Electron-Rich Arenes Using Activated and Unactivated Alkenes”為題在《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上在線發表。
烷基取代的芳烴在藥物化學、材料化學和能源化學中占有重要地位。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之一。芳烴碳氫鍵直接烷基化的經典方法包括著名的Friedel-Crafts烷基化反應；定位基團導向的過渡金屬催化的芳烴鄰位碳氫鍵的烷基化反應；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芳基碳氫鍵的直接烷基化等。上述反應由于自身特點，在反應條件、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具有重要意義和很高的挑戰性。舒偉團隊前期發展了從烯烴出發，通過一步高效構建C-N鍵實現制備脂肪伯胺的高效合成方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 9875-9880）。在此基礎上，該團隊發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，無需進行預官能團化，具有100%的原子經濟性（圖 1）。在最優條件下，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域選擇性C-H烷基化反應。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，實現芳烴的選擇性C-H烷基化（圖 2）。為了進一步探索該反應的機理，研究人員開展了控制實驗、自由基淬滅、開環、關環實驗以及Stern-Volmer Quench等機理實驗，并根據實驗結果提出了以下可能的反應機理（圖3）。
論文第一作者為南方科技大學19級碩士研究生陳碧紅。舒偉副教授為論文唯一通訊作者，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基金、廣東省自然科學基金、廣東省催化化學重點實驗室、深圳市孔雀計劃、深圳市科創委、南科大分析測試中心的資助和支持。南科大化學系何鳳教授和周友運副教授在光化學和電化學測定方面給予了大力支持和幫助。
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