二苯并氮杂卓及其衍生物是一种常见的七元氮杂环化合物，其骨架结构常存在于药物、天然产物和具有生物活性的化合物中。由于其重要的生物和化学活性，许多课题组报道了系列合成二苯并氮杂卓类衍生物的高效策略，其中，N-苄基-N-(2-乙炔基)酰胺的自由基环化反应成为一种研究热点。近日，河北大学李泽江副教授、李立军教授课题组与南京中医药大学柳忠全教授课题组合作实现了光催化下芳基端炔与硫氰酸铵（NH4SCN）的串联环化构建SCN取代的二苯并氮杂卓及二苯并硫氮杂卓等七元氮杂环化合物的工作。相关成果发表在Green Chemistry（Green Chem., 2022, 24 (12), 4742-4747; DOI: 10.1039/d2gc01276f）。
河北大学李泽江课题组在自由基化学方面开展了部分前期工作（J. Org. Chem. 2021, 86 (17), 12460-12466；Chem. Commun. 2020, 56 (83), 12656-12659；Adv. Syn. Catal. 2018, 360 (7), 1384-1388； Adv. Syn. Catal. 2017, 359 (2), 246-249)。在此基础上，课题组研究发现了芳基端炔与NH4SCN在光催化下可以发生串联环化反应，从而构建SCN取代的二苯并氮杂卓及二苯并硫氮杂卓等七元氮杂环类衍生物（图1）。
图1.光催化芳基端炔与NH4SCN串联环化构筑SCN取代的七元氮杂环 （来源：Green Chem.）
作者首先对反应体系进行一系列条件优化，最终目标产物1可以得到68%的分离产率。紧接着在最佳条件下，作者从电子效应和位阻效应两方面考察了底物范围，发现多类型的SCN取代的二苯并氮杂卓及二苯并硫氮杂卓类衍生物可以以40-82%的收率得到（图2）。
图2. 底物范围研究 （来源：Green Chem.）
为了检验反应体系的实用性，作者进行了系列放大实验及转化应用。同时，研究发现常见苯胺、4-甲氧基苯乙炔、1,1-二苯乙烯、N-甲基吲哚也可以很好地发生自由基加成或偶联反应，得到系列含SCN类衍生物（图3）。
图3. 应用研究（来源：Green Chem.）
为了验证反应机理，作者进行了自由基捕获实验及氮气氛围实验（图4）。同时，针对产物1也进行了一系列光照/避光实验（图5）。以上实验结果表明：（1）反应体系涉及自由基历程；（2）氧气及光照对于反应体系很重要。
图4. 机理探究实验（来源：Green Chem.）
图5. 产物1光照/避光实验（来源：Green Chem.）
最终，根据上述控制实验及前期文献调研，作者给出了该体系的可能反应历程（图6）。首先，硫氰酸铵在光照、光敏剂、氧气协同作用下产生SCN自由基，进攻芳基乙炔的三键后生成烯基自由基A。该自由基进攻邻位芳环后生成芳基自由基B。最终经过一系列脱质子、单电子氧化后得到目标产物。
图6. 可能反应机理（来源：Green Chem.）
综上所述，课题组发展了一种温和、简单的自由基光反应体系，高效合成了一系列含SCN基团的七元氮杂环类衍生物。同时，课题组同期报道了一篇自由基促进芳基乙炔与三氟甲烷硫醇银发生串联合环构筑SCF3取代的二苯并氮杂卓及二苯并硫氮杂卓等七元氮杂环类化合物，该工作发表于J. Org. Chem. 2022, 87 (13), 8773-8781。
该工作以“Photoinduced cascade cyclization of alkynes with NH4SCN: access to SCN-containing dibenzazepines or dioxodibenzothiazepines”为题近期发表于Green Chemistry上（DOI: 10.1039/d2gc01276f）。该研究工作实验部分主要由河北大学研究生陈诗柳完成，论文通讯作者为：河北大学李泽江副教授、李立军教授和南京中医药大学柳忠全教授（论文作者：Shiliu Chen、Qinqin Yan、Jie Fan、Yongjun Gao、Xiulong Yang、Lijun Li、* Zhongquan Liu* and Zejiang Li*）。
CBG资讯一直致力于追踪新鲜科研资讯、解读前沿科研成果。如果你也对科研干货、高校招聘、不定期福利（现金红包、翻译奖励、实验室耗材优惠券等）有兴趣，那么，请长按并识别下图二维码，添加C菌微信（微信号：chembeango101），备注：进群。