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醇类化合物广泛存在于各类动植物当中,也有较多的大宗化工产品,来源十分广泛,将常见的醇转化为附加值高的精细化学品是一项十分有意义的研究。近日,上海科技大学左智伟老师课题组实现了Ce催化的醇类化合物脱羟甲基官能团化反应,基于醇底物得到少一个碳的富电子烷基自由基,该自由基可以实现对烯烃等的自由基加成反应。
(DOI: 10.1021/jacs.9b05932)
LMCT催化模式 ( Ligand-to-Metal Charge Transfer Catalysis )是左智伟老师课题组近几年的研究重点,在这个领域做出了一系列开创性的研究工作。在有机光化学反应中,通常存在着这三个概念:MCLT、LMCT、PCET,分别代表着不同的催化模式。左智伟老师课题组在传统LCMT的基础上发现了光诱导Ce和醇的LMCT催化模式,实现了高能量烷氧基自由基的生成,进而实现HAT等反应(Organic Chemistry Frontiers, 5(20), 3018-3021)。 早在2016年,左智伟老师课题组首次在蓝光下使用催化量的CeCl3和四丁基氯化铵实现了环己醇的开环氧化联胺化反应(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 15319)。 随后在2018年,对该LMCT体系进行了拓展,将其应用于醇的δ‑选择性官能团化反应(J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 1612)。 2018年,基于该体系,左智伟老师课题组在甲烷的惰性C-H键活化领域取得了重大突破,实现了甲烷的C-H键官能团化反应,开创了一个甲烷活化的新方向(Science, 2018, 361, 668)。 延续之前的研究,左智伟老师课题组发现在LMCT催化模式下,烷氧自由基能够发生β裂解反应,实现烷氧自由基到少一个碳烷基自由基的转变,该自由基是一个富电子自由基,能对Michal受体发生自由基加成反应,也能发生氢化、胺化、烯基化和氧化等各种转化。 该反应具有以下可能的反应机理:在光照下,Ce(III)和醇相互作用得到烷氧自由基,随后烷氧自由基发生β裂解失去一分子甲醛得到少一个碳的亲核性烷基自由基, 随后实现对缺电子烯烃的自由基加成反应。 该反应具有十分广的底物范围,从简单的乙醇到复杂的糖苷,都能实现很好的转化,并且该反应可以有效抑制HAT副反应的发生。 总结:烷氧基自由基能量较高,常规方法较难产生,上科大左智伟老师等人Ce和醇的光诱导LMCT模式为烷氧自由基化学的研究提供了新的思路。

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