研究论文介绍

「Spotlight Research」激发态双核金催化的偕二氯多样性脱卤烷基化

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者来自南京大学的博士研究生嵇成龙为我们分享。

2022年12月15日,Nature Catalysis在线发表了来自南京大学谢劲教授团队题为「Photoinduced gold-catalyzed divergent dechloroalkylation of gem-dichloroalkanes」的研究论文。该文中,他们利用可见光介导的双核金催化策略,实现了偕二氯烷烃的多样性脱卤烷基化,一箭四雕,扩展了偕二氯烷烃在有机合成中的应用模式。

“Photoinduced gold-catalyzed divergent dechloroalkylation of gem-dichloroalkanes

Cheng-Long Ji, Jie Han, Tingrui Li, Chuan-Gang Zhao, Chengjian Zhu & Jin Xie*

Nat. Catal., 2022, doi: 10.1038/s41929-022-00881-5

 

Q1. 请对“Photoinduced gold-catalyzed divergent dechloroalkylation of gem-dichloroalkanes一个简单介绍

如何直接有效地构建C(sp3)–C(sp3)键,一直是有机合成领域的中心任务之一。近年来,过渡金属催化下碳碳键的构建已经取得了良好进展,而利用可见光促进的烷基卤化物与烯烃的自由基转化则是一种新兴策略。尽管目前已有一些双核金配合物已经在C-Br和C-I键活化方面表现出独特的光催化活性,但对惰性C-Cl键的活化仍十分困难,主要由于其具有较低的淬灭速率常数以及较强的键解离能。我们通过配体环境微调控策略有效提升了双核金配合物的光催化活性,成功解决了惰性C-Cl键的高选择性活化难题。利用激发态双核金催化,一系列偕二氯烷烃可以同时视为氯烷基自由基、烷基自由基阳离子、卡宾的等价物,能够与不同种类的烯烃发生可控的多样性脱氯烷基化反应(“一箭四雕”),如氢氯烷基化、氯烷芳化、形式上的[4+1]环化以及环丙烷化等。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

本次研究遇到的困难是机理的研究以及多散性反应活性的构建。主要是通过保持良好的心态和不断的尝试。无数次走到放弃的边缘,但是最终还是坚强的信念支撑着咬着牙过来了。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

特别辛苦的问题是:从最开始的不同结构的双膦配体的合成以及反应的条件筛选和底物拓展,都需要一步步探索到最后解决。比较烧脑是:如何设计合成一个能够高效的实现惰性C-Cl键活化的双核金催化剂以及后期反应机理的研究。尝试了非常多,成功是少数,探索阶段饱受打击。

Q4. 来想继续研究化学的哪个方向呢?

激发态双核金化学应当具有很大的潜力,但更多结构新颖的双核金催化剂的设计与合成具有相当的挑战性。因此,未来我将继续对该领域进行深入的研究。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

不要把自己局限在一个小领域,要做到既有专深的领域又有宽广的视野。多听一些大同行的报告,受益匪浅,往往有柳暗花明又一村的感觉。

在此要特别感谢谢劲老师在整个课题研究中提供的悉心指导。谢教授对于科研探索一丝不苟的态度和敢于拼搏的精神,都是值得我们终生学习的。他常常教导我们实验过程中本来就是充满困难与挑战的,但是办法总比困难多。只要多思考,多努力,最后都能迎刃而解。

作者教育背景简介

教育背景:

2020.09-至今 南京大学,化学 (谢劲教授)

2017.09-2020.06 江苏师范大学,化学,理学硕士 (屠树江教授&姜波教授)

2013.09-2017.07 淮阴师范学院,应用化学,理学学士

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