Angew. Chem. ：光催化环丙醇与 α-三氟甲基取代烯烃的串联反应合成稠合偕二氟氧杂环丁烷

环戊烷和环丁烷是上市药物中常见的结构单元。氧杂环丁烷被认为是环丁基和偕二甲基的等排体，已经被广泛应用到药物研发中。另外，向分子中引入氟烷基常常可以改善母体分子的化学、物理和生物学性质。例如，二氟甲基醚已被用于改善磷酸二酯酶-4抑制剂的代谢稳定性。因此，环戊烷稠合的偕二氟氧杂环丁烷成为有潜力的环状结构单元，因为它融合了以上几类重要的结构。然而，该类化合物的高效构建仍然是一个没有被解决的问题。到目前为止，关于制备环戊烷稠合偕二氟氧杂环化合物的唯一报道是高张力的四环庚烷与碳酰氟气体的热[2+2]环化反应。最近，武汉大学沈晓课题组首次报道了易得的环丙醇和ɑ-CF₃-烯烃的光催化串联反应，用于合成稠合的偕二氟氧杂环丁烷。

图1: 研究背景与沈晓课题组合成稠合偕二氟氧杂环丁烷的策略

该反应表现出较广的底物普适性，同时作者也对反应机理进行了实验研究，提出了如下可能的催化循环：环丙醇在Lewis碱的活化作用下经过PCET过程还原激发态的催化剂生成烷氧自由基I，后经过β-碳消除生成的烷基自由基II对三氟甲基烯烃进行自由基加成紧接着被催化剂还原生成负离子IV后经过β-氟消除生成二氟烯烃；现场生成的酰基硅烷经过能量转移催化生成的双自由基进行2+2环化生成目标产物。在最后一步分子内反应中，并没有发生作者之前研究过的自由基Brook重排得到卡宾物种（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202115334; e202202175.）。

图2: 机理预测

在该工作中，沈晓团队开发了一种包含光催化氧化还原催化以及能量转移催化或直接光激发的自由基串联反应。在这种新型的反应模式下生成了其它方式很难合成的稠合偕二氟氧杂环丁烷化合物。值得注意的是，光诱导化学反应的最新进展集中在光氧化还原催化、能量转移催化或直接光激发反应的设计上。沈晓课题组的这项研究代表了一种新型的串联光催化反应模式，它将两种类型的光化学过程结合在一个反应中进行。该反应操作简单，条件温和，底物普适性良好，也能进行一系列转化来展现其合成潜力。

论文信息

Photocatalyzed Cascade Reactions of Cyclopropanols and α-Trifluoromethyl-Substituted Olefins for the Synthesis of Fused gem-Difluorooxetanes

Dr. Yunxiao Zhang, Yunhong Niu, Youyuan Guo, Jiaxin Wang, Yizhi Zhang, Dr. Shanshan Liu, Prof. Dr. Xiao Shen

本文共同第一作者是张云霄博士后和牛云宏博士研究生。

该研究得到了国家自然科学基金委、中央高校的基础研究经费和武汉大学科研公共服务条件平台的支持。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202212201

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