中科院上海有机所左智伟教授JACS | Ce和Ni协同光催化的去羟甲基芳基化反应

点击蓝字关注我们

C-C键的构建，是有机化学的核心任务之一。发展高效的C-C键合成方法学，自然也成为有机化学的重点。自格氏试剂诞生以来，极性反转的策略极大丰富了C-C键的合成方法学。与此同时，过渡金属化学也同样在C-C键合成领域发挥着重要的角色。与直接的格氏试剂作为C负离子的作用不同，过渡金属化学一般借助于脱羰，脱CO₂，或者脱烯烃等小分子，或者通过对卤代烃等的氧化加成实现C源的构建，进而可以通过插入或者还原消除等基元反应实现C-C键的合成。

醇在有机化学中是一种广泛存在的化合物，易合成，也很容易转化成其他官能团。但是，醇作为C源，用来构建C-C键，在常规的方法学中是比较困难的。这是因为羟基的化学活性一般高于C-O键，在化学选择性上是一个挑战，同时，若借助于过渡金属化学，对C-O键的氧化加成也相对困难。幸运的是，自由基化学给醇的利用带来了可能性。此前，左智伟课题组发现，使用Ce催化剂，可以使羟基发生β断裂，生成C自由基（图 1），进而实现醇作为C源的转化。因此，在本次研究中，作者进一步利用这一反应，结合Ni催化剂对芳基卤代烃的氧化加成，实现了Csp2-Csp3的偶联反应。

图1. 左智伟课题组之前基于Ce催化剂的去甲氧基反应

要实现Csp2-Csp3偶联反应，作者认为，其反应机理需要经过如下过程（图 2）：首先，Ce催化剂与醇络合，随后，DPA作为光敏基，在光照下变为激发态，成为氧化剂，氧化Ce络合物，此时Ce的缺电子状态会诱导烷氧基发生β断裂，脱去甲醛分子，生成C自由基。同时，Ni催化剂与卤代烃发生氧化加成，然后生成的C自由基被Ni催化剂捕捉，生成C-Ni键，最后发生还原消除得到偶联产物。此时，前面还原的光敏剂还原Ni催化剂，实现催化循环。由于反应的控制因素较多，光，光敏剂，以及催化剂对会严重影响反应的效率，因此左智伟课题组借助高通量筛选，实现了对反应的优化。具体优化过程以及底物拓展不是本次推送的重点，因此请读者自行阅读（图 3）。

图2. 反应机理

图3. 部分底物扩展

最后，作者进行了初步的机理验证实验。作者通过X-射线单晶衍射表征了Ce催化剂晶体，Stern−Volmer图中的线性关系也表明了光敏剂与Ce催化剂之间的SET过程（图 4）。

图4. 初步机理研究

总的来说，在本次研究中，左智伟课题组巧妙地利用醇作为C源，利用Ce与Ni的协同催化剂，在光条件下实现了醇与卤代芳烃的去甲氧基的Csp2-Csp3偶联反应。

该研究以Photocatalytic Dehydroxymethylative Arylation by Synergistic Cerium and Nickel Catalysis为题，发表在JACS上。在本次研究中，作者利用价廉易得的Ce与Ni催化剂，使用醇作为碳源，实现了Csp2-Csp3的偶联反应。本文的通讯作者是来自上海有机所的左智伟教授。

原文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05932

相关进展

免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。