上海有機(jī)所等在可見光化學(xué)產(chǎn)生甲酰自由基合成脂肪醛研究中獲進(jìn)展
軍工資源網(wǎng) 2022年11月24日 脂肪醛廣泛存在于生物活性分子,是重要的有機(jī)合成砌塊,通過自由基氫甲?;磻?yīng)引入醛基是頗具吸引力的合成策略。然而,目前可用于有機(jī)合成的甲酰自由基生成方法仍然未知。近日,中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生命有機(jī)化學(xué)國家重點實驗室陳以昀課題組與鄭州大學(xué)藍(lán)宇課題組合作,發(fā)展了可見光催化溫和條件下生成甲酰自由基的新方法,即甲酰自由基前體α-氯-N-甲氧基酞酰亞胺化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且易得。該方法可在常溫常壓下對缺電子烯烴進(jìn)行自由基氫甲?;磻?yīng)選擇性地合成脂肪醛。機(jī)理實驗和理論計算驗證了氯甲氧自由基通過氯化氫協(xié)同消除反應(yīng)生成甲酰自由基的機(jī)理(Angew. Chem., Int. Ed. 2022, e202213686)。
陳以昀課題組在2015年首次報道了N-烷氧鄰苯二甲酰亞胺在可見光催化漢斯酯還原條件下產(chǎn)生烷氧自由基的合成策略,并率先實現(xiàn)了δ位C(sp3)碳?xì)滏I的烷基化與烯基化反應(yīng)(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1872),以及β位C(sp3)-C(sp3)碳碳鍵斷裂烷基化與烯基化反應(yīng)(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 12619)。目前,N-烷氧鄰苯二甲酰亞胺的可見光催化產(chǎn)生烷氧自由基策略已被國際國內(nèi)同行應(yīng)用,包括惰性鍵官能化、不對稱催化、天然產(chǎn)物關(guān)鍵合成步驟等重要合成領(lǐng)域。陳以昀課題組探究烷氧自由基1,5-HAT及β斷裂反應(yīng),并致力于探索發(fā)展烷氧自由基的新化學(xué)反應(yīng)性,例如,前期研究發(fā)展了烷氧自由基的1,2-HAT反應(yīng)性并實現(xiàn)了α位C(sp3) 碳?xì)滏I的烷基化反應(yīng)(iScience 2020, 23, 100755)。
在上述研究的基礎(chǔ)上,α-氯-N-甲氧基酞酰亞胺生成甲酰自由基并發(fā)生烯烴氫甲?;姆磻?yīng)被首次發(fā)現(xiàn)。該反應(yīng)適用于丙烯酸酯、丙烯酰胺、烯基酮、烯基砜等缺電子烯烴,并可兼容α與β位的烯烴取代基。反應(yīng)條件溫和,對水氧均不十分敏感,可以兼容端烯、端炔、硅醚等化學(xué)敏感基團(tuán)。實驗與計算結(jié)果表明,氯甲氧自由基經(jīng)歷的氯化氫協(xié)同消除機(jī)理能量最低,是生成甲酰自由基的可能路徑。該反應(yīng)是首例可應(yīng)用于有機(jī)合成的甲酰自由基生成反應(yīng),為氫甲酰化提供了全新的自由基反應(yīng)思路。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院“創(chuàng)新交叉團(tuán)隊”項目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會、生命有機(jī)化學(xué)國家重點實驗室的支持。
可見光化學(xué)產(chǎn)生甲酰自由基合成脂肪醛