研究论文介绍

Angew:有机光催化的区域选择性C-H烷基化反应方法学研究

本文作者: Coca or Pepsi

导读

近日,南方科技大学的舒伟研究团队在Angew. Chem. Int. Ed.上发表论文,报道一种全新的采用活化或未活化烯基化合物与富电子芳香化合物之间的无金属光催化的区域选择性C-H烷基化反应方法学,进而成功完成一系列线性烷基化的富电子芳香化合物的构建。

Organophotocatalytic Regioselective C−H Alkylation of Electron-Rich Arenes Using Activated and Unactivated Alkenes

B. Chen, Y. Du, W. Shu, Angew. Chem. Int. Ed.2022, 61, e202200773. doi: 10.1002/anie.202200773.

正文

芳香化合物参与的直接C-H烷基化反应方法学是获得烷基化芳香分子的重要策略之一 (Scheme 1) [1]-[9]。然而,在温和的反应条件下,实现各类芳香分子的区域选择性C-H烷基化过程,目前仍面临巨大的挑战。这里南方科技大学的舒伟团队成功设计出一种全新的采用活化或未活化烯基化合物与富电子芳香化合物之间的无金属光催化的区域选择性C-H烷基化反应方法学。

首先,作者采用3-甲氧基噻吩 (1a)与1,1-二苯基乙烯(2a)作为模型底物,进行相关区域选择性C-H 烷基化反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为:采用Mes-3,6-t-Bu2-Acr-Ph+BF4作为光催化剂,2-NH2-4-ClPhSH作为HAT催化剂,苯三氟甲烷作为溶剂,蓝光LED辐射下,反应温度为室温,进而获得相应的C-H 烷基化产物3a。

在上述的最佳反应条件下,作者对各类芳香底物 (Scheme 2)以及烯基底物 (Scheme 3)的应用范围进行深入研究。

之后,作者将这一全新的光催化C-H活化策略进一步应用于芳香化合物与炔基化合物之间的区域与立体选择性C-H烯基化过程 (Scheme 4)。

为阐明反应机理,作者进行一系列相关的控制实验研究 (Scheme 5),首先,作者通过自由基淬灭 (Scheme 5a)以及自由基钟 (Scheme 5b-5c)实验的相关研究表明,反应过程中涉及自由基中间体。并且,HAT过程为快速的反应步骤。最后,该小组通过竞争实验进一步表明,与11相比,芳香化合物1a对于光催化剂的淬灭更为有效。

基于上述的实验研究,作者提出如下合理的反应机理 (Scheme 6)。

总结

南方科技大学的舒伟研究团队成功设计出一种全新的采用活化或未活化烯基化合物与富电子芳香化合物之间的无金属光催化的区域选择性C-H烷基化反应方法学,进而成功完成一系列线性烷基化的富电子芳香分子的构建。这一全新的区域选择性C-H烷基化策略具有优良的底物应用范围以及优良的官能团兼容性等优势。

参考文献

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