【人物与科研】东华大学储玲玲团队Chem. Sci.：协同镍催化饱和环醇串联C-O烯基化/C-H芳基化反应构建多取代环烷烃化合物

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导语

过去数十年间，镍催化交叉偶联反应广泛应用于C–C键的构建。镍催化多组分交叉偶联反应可以从简单的原料出发，一步构建多个碳-碳键或碳-杂原子键，极大简化了复杂分子骨架合成过程，提高合成效率。目前，镍催化不饱和烃多组分双官能团化反应，即在烯烃或炔烃两端同时引入两个官能团，已经取得重要进展。相比于不饱和烃，饱和烃结构更加丰富易得，但镍催化饱和烃多位点串联交叉偶联反应却鲜有报道，一是由于饱和烃相对惰性，反应活性较低；二是由于存在多个相似化学键，难以控制选择性。近期，东华大学储玲玲课题组首次报道了可见光和镍协同催化环醇衍生物选择性1,3-烯基芳基化反应。

图1. 反应设计

（来源：Chem. Sci.）

储玲玲研究员简介

储玲玲，东华大学特聘研究员、博士生导师。2007年本科毕业于合肥工业大学，导师冯乙巳教授。2007-2012年就读于中国科学院上海有机化学研究所，师从卿凤翎研究员，获理学博士学位。2013年至2016年在美国普林斯顿大学化学系MacMillan教授指导下从事博士后研究，2016年9月回国加入东华大学，任特聘研究员、博士生导师。以第一作者和通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Acc. Chem. Res.等国际权威期刊上发表了SCI论文24篇，论文正面他引达3000多次，6篇论文入选了所在领域的高被引论文(TOP 1%)。先后荣获2017年上海市自然科学奖一等奖 （排名第二）、2019年国家自然科学二等奖（排名第二）、第十一届上海市巾帼创新新秀奖及上海市三八红旗手等荣誉。

储玲玲课题组简介

课题组致力于发展新颖、高效的催化多组分串联体系，实现温和条件下大宗化工原料如烯烃、烷烃、炔烃等的高附加值转化利用。鉴于含氟化合物的独特性质，课题组尤其注重含氟有机小分子和含氟功能材料的研究与应用。课题组已经在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Chem. Sci.等国际学术期刊发表了多篇论文。

课题组主页：

http://calm.dhu.edu.cn/chugroup/list.htm

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前沿科研成果

协同镍催化饱和环醇串联C-O烯基化/C-H芳基化反应构建多取代环烷烃化合物

在课题组前期报道的光镍协同催化芳基炔烃与芳基溴、草酸铯盐的烷基芳基化反应基础上（Nat. Commun. 2018, 9, 3488），作者通过底物设计及大量的条件优化，发现可以从简单易得的环醇衍生物出发，利用镍催化多组分自由基串联方法，即C-O键脱羧乙烯基化/分子内1,5-氢转移/C-H键芳基化，一步在环醇1位，3-位同时引入烯基、芳基官能团，高效、高选择性合成多取代环烃化合物。

在最佳反应条件下，作者进一步探索底物的适用性。一系列取代的O，S，N杂环己醇衍生物均能很好地参与反应，但该反应对位阻效应较为敏感。同时，作者通过底物设计进一步实现了脱羧乙烯基化/1,7-氢转移/芳基交叉偶联的串联反应，构建更为多样化的产物结构。对于烷基末端炔和卤代芳基，也具有良好底物适用性和官能团耐受性。同时，该自由基串联反应温和的反应条件对多种非活化炔烃以及多种卤代烃均有很好的适用性。

图2. 底物适用范围的考察

（来源：Chem. Sci.）

产物结构中的双键可以进一步发生多类转化，如氢化反应，环氧化反应，臭氧化等反应。

图3. 产物的相关转化

（来源：Chem. Sci.）

同时，作者设计了一系列机理验证实验，对反应可能的历程进行了探索。通过自由基钟实验、镍络合物实验、以及竞争实验等进一步论证了镍调控的多组分自由基串联机制。

图4.初步的机理实验

（来源：Chem. Sci.）

总结：储玲玲课题组利用可见光-镍协同催化多组分自由基级联过程，实现了环状醇衍生物的选择性C-O脱羧乙烯基化及C-H芳基化。这种协同催化的思路提供了一步直接构建多个sp³碳骨架的方法，并提供了一种从简单的起始原料到饱和环系化合物的反合成方法。

相关结果以“Sequential C-O Decarboxylative Vinylation/C-H Arylation of Cyclic Oxalates via Nickel-Catalyzed Multicomponent Radical Cascade”为题发表在Chemical Science上（DOI: 10.1039/d0sc01471k），并被选为PICK OF THE WEEK。文章的第一作者是东华大学博士研究生李欢和博士研究生郭磊。该研究得到国家自然科学基金、东华大学、中央高校基本科研业务费专项资金等资助。

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关于人物与科研

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