研究论文介绍

「Spotlight Research」光介导N-杂环卡宾-硼自由基诱导卤素原子转移

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阿姆斯特丹大学的博士生万婷为我们分享。

2022年12月30日,J. Am. Chem. Soc.在线发表了来自阿姆斯特丹大学Timothy Noëljiao受课题组题为「Photoinduced Halogen-Atom Transfer by N-Heterocyclic Carbene-Ligated Boryl Radicals for C(sp3)–C(sp3) Bond Formation」的研究论文:在可见光照射下使用N-杂环卡宾(NHC)-硼自由基诱导卤素原子转移(XAT)从而构建C(sp3)-C(sp3)键的方法。

“Photoinduced Halogen-Atom Transfer by N-Heterocyclic Carbene-Ligated Boryl Radicals for C(sp3)–C(sp3) Bond Formation”

Ting Wan, Luca Capaldo, Davide Ravelli, Walter Vitullo, Felix J. de Zwart, Bas de Bruin, and Timothy Noël*

J. Am. Chem. Soc.2022, ASAP.Doi: 10.1021/jacs.2c10444

Q1. 请对Photoinduced Halogen-Atom Transfer by N-Heterocyclic Carbene-Ligated Boryl Radicals for C(sp3)–C(sp3) Bond Formation”作一个简单介绍。

这里我们报道了在可见光照射下使用N-杂环卡宾(NHC)-硼自由基诱导卤素原子转移(XAT)从而构建C(sp3)-C(sp3)键的方法。该方法使用吖啶染料作为光催化剂,通过单电子转移和去质子化使N-杂环卡宾-硼烷产生NHC-硼自由基,随后NHC-硼自由基与卤代烷烃反应产生烷基自由基,该自由基被缺电子烯烃捕捉。其中NHC-硼自由基在该反应中的关键作用已通过实验(EPR,UV-vis等)和DFT计算得到证明。该方法是NHC-硼自由基化学的一个重大进展,反应条件温和,官能团兼容性高,底物范围广(包括药物分子)。

Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢?

最开始我们面临难题是在可见光下什么样的硼烷可以被光催化剂氧化,什么样的硼烷能实现卤素原子转移,以及哪一种硼自由剂亲核性小于烷基自由基。通过查阅大量文献后我们有了初步的计划。并且对不同配体的硼烷的氧化电势进行了检测,我们发现只有NHC-硼烷与光催化剂的氧化电势匹配。这一发现给了我们很大的信心。于此之外,反应机理的研究也是比较困难的,联合了EPR, UV-Vis以及DFT计算,经过了仔细耐心的推敲终于得以验证机理。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

在我们研究的过程中最头疼的是验证该反应是否是自由基链反应。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

光催化,以及流动化学。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

博士四年很短,希望大家都能珍惜每一天。

作者教育背景简介

教育背景:

2012-2016 洛阳师范学院 (本科)

2016-2019 郑州大学 (硕士) 导师:Prof. Dr. Xiuling Cui

2019-2023 阿姆斯特丹大学 (博士) 导师:Prof. Dr. Timothy Noël

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